项目名称: 基于配位化合物固态复合电解质染料敏化太阳能电池载流子传输机理研究

项目编号: No.20873178

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 化学工业

项目作者: 李冬梅

作者单位: 中国科学院物理研究所

项目金额: 30万元

中文摘要: 全新的工作电极、廉价的原材料及简单的制作工艺使得染料敏化太阳能电池(DSCs)成为新一代太阳能电池的新宠。目前,液体电解质DSCs电池的光电转换效率已接近12%,但其易泄漏、封装困难、电池长期稳定性差等缺陷严重制约了此类电池的实用化进程。本课题拟从设计、合成适用于固态DSCs电池的配位化合物固态复合电解质入手,以钌-吡啶类化合物(N3等)为敏化剂,制备高效率、高稳定性的固态DSCs电池。通过系统研究固-固界面的电子、空穴分离、复合和传输机制及电池的光电化学过程,研究电极的微观结构、表面修饰等对此类固态复合电解质DSCs电池性能的影响,深入理解固态电解质DSCs电池载流子传输机理,更好地指导我们有针对性地设计界面接触性能好的固态复合电解质。此项研究工作对促进高效固态纳晶染料太阳能电池的制备,加快纳晶太阳能电池的实用步伐都有着重要的理论意义和现实意义。

中文关键词: 染料敏化太阳能电池;固态电解质;离子液体;配合物

英文摘要: The dye-sensitized solar cell (DSC) has recently received widely attention due to its novel nanocrystalline photoanode, cheap raw materials and easy fabrication. At present, its overall conversion efficiency has already reached near 12% based on organic solvent electrolytes. However, this kind of electrolytes has been revealed to bring some disadvantages to the cell, i.e. sealing problem and poor durability, thus slowing down the practical application. In this project, we will design and prepare series of new solid state composite electrolytes based on coordination compounds, in order to obtain highly efficient solid-state DSCs. By systematically investigating the related photoelectrochemical processes, i.e. different interfacial processes between TiO2 film and electrolyte (or sensitizers, counter electrode), photon absorption, charge injection and separation as well as recombination processes etc., we will deeply understand how the microstructure and surface modification of photoanode affect photovoltaic performance of this kind of solid-state DSCs. By thoroughly understanding the charge carrier transportation mechanism of the solid-state electrolytes, we can intentionally design and seek ideal coordination compounds to afford solid-state composite electrolytes with good contact with the electrodes. This work will significantly facilitate the rapid development of highly efficient solid-state DSCs and its future commercial application.

英文关键词: dye-sensitized solar cells; solid-state electrolytes; ionic liquids; coordination compounds; charge transfer dynamics

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