项目名称: 超支化锐钛矿二氧化钛纳米线阵列的可控合成与光电应用

项目编号: No.51472274

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 匡代彬

作者单位: 中山大学

项目金额: 83万元

中文摘要: 一维纳米阵列具有良好的电子传输及光散射性能而成为染料敏化太阳电池的研究热点,但由于其低比表面积导致低光电流和光电转换效率。本项目的核心科学问题是开展高比表面积的超支化二氧化钛纳米线阵列的可控制备与光电应用,拟利用无任何模板剂的水热或溶剂热法,控制二氧化钛的初始成核与随后的定向生长及结晶,在导电玻璃、钛片或网、碳布或碳纤维等导电基底上制备TiO2纳米线主干-TiO2(或ZnO)纳米片(或纳米棒)分支-TiO2(或ZnO)纳米短棒的超支化TiO2纳米线阵列,通过优化反应条件如反应物浓度、pH 值、反应温度、时间等来控制超支化材料的长度、直径、密度等,研究该新颖超支化TiO2纳米线阵列的形成机理,探索不同导电基底、长度、直径和密度的超支化TiO2纳米线阵列对染料吸附量、光散射能力、电荷传输与复合、光捕获效率、电子收集效率及光电转换效率的影响规律,并研制高效率刚性和柔性染料敏化太阳电池。

中文关键词: 纳米材料;染料敏化太阳能电池;光电性能;晶体生长;氧化物半导体

英文摘要: One-dimensional nanoarrays have become the research hot of dye-sensitized solar cell because of the excellent electron transport and light scattering ability. However, the low specific surface area of TiO2 nanowire leads to lower photocurrent and photovoltaic performance. The key scientific topic of this project is to perform the synthesis of hyper-branched TiO2 nanowire array with higher specific surface area and the optoelectronic application. The hyper-branched TiO2 nanowire composed of TiO2 nanowire array truncks-TiO2 (or ZnO) nanosheet (or nanorod) branches-TiO2 (or ZnO) nanorod on various conductive substrate such as FTO-glass, Ti-foil or net, carbon cloth or fiber will be synthesized using hydrothermal or solothermal method without any templates. The successful growth of hyper-branched TiO2 nanowire array is through the controll of the initial nuclei and subsequent oriential growth of TiO2. The length,diameter and density of hyper-branched TiO2 nanowire array can be controlled by optimizing the reactant concentration, pH, temperature and time.The growth mechanism of such hyper-branched TiO2 nanowire will be investigated. The effects of length, diameter and density of hyper-branched TiO2 nanowire arrays growed on different conductive substrate on dye-loading, light scattering, electron transport and recombination, light harvesting efficiency, electron collection efficiency and power conversion efficiency will be investigated in detail. Finally, we will prepare highly efficient rigid and flexible dye-sensitized solar cells based on hyper-branched TiO2 nanowire arrays.

英文关键词: nanomaterial;dye-sensitized solar cell;optoelectronic performance;crystal growth;oxides semiconductor

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