项目名称: 纳米晶TiO2中可控缺陷对光电化学性能影响及机理研究

项目编号: No.51302150

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: 马清

作者单位: 清华大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 通过有效控制TiO2中微观点缺陷类型和浓度可实现提高染料敏化太阳电池光电转换效率的目的。然而,电子在TiO2中的传输机理、TiO2/电解液界面上电荷复合动力学等基本理论问题仍未完全解决。本项目以可控制备的纳米晶TiO2为研究对象,有目的在材料基体中引入微观点缺陷,在隔离众多能显著影响染料敏化太阳电池性能因素的前提下,通过材料表征、性能测试并结合理论计算,系统研究纳米晶TiO2中氧空位、N掺杂、Cu掺杂等可控点缺陷对电池性能影响的物理本质及电荷转移和输运机理。通过项目实施,1)将实现纳米晶TiO2中缺陷类型和浓度的可控引入;2)揭示微观缺陷对纳米晶TiO2结构和光电性能影响的物理本质及电荷转移和输运机理,定量给出微观缺陷-电子传输-性能变化规律;3)将可控缺陷作为影响纳米晶TiO2结构和电池性能的紧密相关整体进行研究和分析,澄清可控缺陷状态下TiO2中电子传输机理,进一步指导材料和器件设计。

中文关键词: TiO2纳米管;掺杂;热力学稳定性;异质结;光电化学性能

英文摘要: Photoelectric conversion efficiency of dye-sensitized solar cells can be effectively enhanced by controlling the point defects with different types and concentrations in TiO2-based photoanode. However, some crucial theoretical problems, such as electron transport mechanism in TiO2 and kinetics of charge recombination on the interface between TiO2 and electrolyte, have not completely resolved. In the present proposal, it is crucial to isolate the point defects from the other factors in order to better understand the electron transport mechanism and physical origin between point defects (such as oxygen vacancy, nitrogen doping, and copper doping) and structure/ properties of TiO2 photoelectric materials. By studying the relationship between point defects and crystal structure/photoelectrochemical properties, this project will: 1) achieve the goal of controllable introduction of point defects with different types and concentrations; 2) reveal the mechanism of electron transport and physical origin of influence of controllable point defect on the crystal structure and property. Furthermore,quantify the regularity between the point defects, electron transport and photoelectrochemical property; 3) better understand the electron transport mechanism with controllable point defects in TiO2 and guide the design of materi

英文关键词: TiO2 nanotube;doping;thermal stability;heterojunction;photoelectrochemical property

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