基于多层光子晶体的染料敏化太阳能电池光阳极的设计构筑及结构性能关系研究

项目名称： 基于多层光子晶体的染料敏化太阳能电池光阳极的设计构筑及结构性能关系研究

项目编号： No.51302109

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 王利魁

作者单位： 江南大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 通过改善染料敏化太阳能电池(DSC)的光阳极结构来提高其光电转换效率是当前的研究热点之一。本项目提出一种新颖的纳晶TiO2膜/多层纳晶TiO2光子晶体的光阳极结构，该结构由于各层光子晶体能带隙的有效组合，对全波段的透射光有较好的反射效果，使这些光被重新利用。同时，该结构中光子晶体由纳晶TiO2构成，有较大的比表面积，因此在吸附光敏染料之后自身也有较好的光子捕获性能。另外，该结构中纳晶TiO2膜与光子晶体之间以及相邻光子晶体之间紧密接触，从而在多个界面上产生沿着膜平面方向传播的谐振模，大幅地增加光子在光阳极中的传播路程，能进一步地提高DSC的光电转换效率。本项目将探索该结构光阳极的设计及可控的制备方法，研究不同光子晶体组合对透射光的反射效果以及光子晶体空心球层数与谐振模的产生之间的关系，探究相应光阳极结构对电池光伏性能的影响，为制备具有高光电转换效率的DSC提供理论和实践依据。

中文关键词： 反蛋白石；染料敏化太阳能电池；气液界面聚合；聚吡咯；聚苯胺

英文摘要： One of the most focused research areas on dye-sensitized solar cells (DSCs) is to enhance the photovoltaic conversion efficiency by optimization of the photoanode structure. We propose a novel photoanode structure of nanocrystalline TiO2 film/nanocrystalline TiO2 photonic crystal multilayer. This structure will reflect and reuse the transmitted light in whole wavelength range, due to the combination of the photonic bandgaps of the photonic crystal multilayer. Additionally, these photonic crystals are composed of nanocrystalline TiO2 and have high surface area. They themselves have relatively good light absorbing ability after adsorption of dye. More importantly, the intimate contact between the nanocrystalline TiO2 film and the photonic crystal and between the adjacent photonic crystal layers produces resonant states that propagate along the film plane. This effect elongates greatly the propagating path of the light wave in the photoanode,further improving the photovoltaic conversion efficiency. This project will explore the design and the fabrication of this photoanode structure. The influence of the combination of bandgaps on the reflecting behaviors and the effect of layer number of the void spheres in the photonic crystals on the appearance of resonant states will be studied. The relationship between the pho

英文关键词： Inverse opal；Dye-sensitized solar cell；Air-water interface polymerization；Polypyrrole；Polyaniline