项目名称: 多级有序半导体金属氧化物薄膜的设计合成及其在染料敏化太阳能电池上的应用研究

项目编号: No.21201167

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 无机化学

项目作者: 毛丹

作者单位: 中国科学院过程工程研究所

项目金额: 25万元

中文摘要: 本项目以高效光阳极材料的开发为切入点,从有利于提高染料敏化太阳能电池(DSSCs)染料吸附和电子传输的原则出发,进行材料介观结构和组成的设计,通过将光子晶体硬模板法和表面活性剂软模板法有机结合,实现多级有序宏孔-介孔半导体金属氧化物(TiO2、ZnO等)薄膜的可控合成,研究结构调控对光电转换性能的增强作用,实现高效光阳极材料的创制。构筑有序介孔结构保证其高比表面积;宏孔孔道有利于物质的快速传输,实现染料在介孔上的充分吸附;整体高度有序的三维结构有利于电子传输,并可使入射光在薄膜内反复散射,提高对光的利用率;掺杂的纳米碳材料(碳纳米管、石墨烯、石墨炔)可进一步提高电子传输速率。同时还将制备多级有序孔薄膜与P25薄膜复合的光阳极材料。系统研究材料的光电转换性能,探明结构与性质的构效关系,并反馈研究结果对结构设计进行修正,获得高效光阳极材料的合成规律,为高性能DSSCs的开发利用奠定基础。

中文关键词: 多级孔道结构;光散射;染料吸附;电子传输;染料敏化太阳能电池

英文摘要: This application aims at developing advanced photo-anode materials, which will start from the design of meso-structure and compositon of the materials, in accordance with the principle of improving the dye absorption and electron transport of the dye-sensitized solar cells (DSSCs). Semiconductor metal oxides (including TiO2, ZnO, etc.) films with hierarchically ordered macro-mesopores will be synthesized controllably by combining the hard template method and the soft template method, using photonic crystals as the hard template and surfactants as the soft template . The effect of stucture regulation of metal oxide on their photoelectric conversion properties will be studied. We will try to increase the specific surface areas of the films by constructing ordered mesoporous structure, shorten absorption time by building ordered macroporous structure with enhanced mass-trasporting properties. The highly ordered 3D structure of the materials is in favour of electron transport, which will also make the incident light scattering repeatedly within the film. We plan to incorporate the nano-carbon materials (such as carbon nanotube, graphene and graphdiyne) into the films for further increasing of the electronic transport rate, and prepare the composite films with P25. We attempt to investigate the relationship of struct

英文关键词: hierarchically porous structure;light scattering;dye absorption;electron transport;dye-sensitized solar cells

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