二氧化钛介孔微球复合材料的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究

项目名称： 二氧化钛介孔微球复合材料的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究

项目编号： No.U1304505

项目类型： 联合基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 武大鹏

作者单位： 河南师范大学

项目金额： 30万元

中文摘要： TiO2介孔微球是一类性能优良的染料敏化太阳能电池（DSSC）阳极膜材料。但在微球基阳极膜中，相邻微球间较弱的物理接触降低了阳极膜的光电子收集能力，并且由微球尺寸引起的光散射增强不能有效弥补传统钌配合物染料在可见及近红外区的吸收不足。本项目拟通过简易、普适的工艺合成三维网状结构石墨烯/ TiO2介孔微球复合材料，通过改善微球间衔接提高多孔膜的电子收集能力。同时，在微球多孔膜表面负载金、银纳米颗粒或金属硫族半导体纳米颗粒形成多重复合阳极膜结构。利用活性纳米颗粒的局域表面等离子共振吸收和窄禁带半导体的共敏化，结合介孔微球自身结构优势提高DSSC对可见及近红外入射光的捕获能力。研究复合结构的组成配比、界面质量、能级变化、能带匹配等结构与能量参数以及DSSC中电子复合/传输寿命、扩散系数、收集效率等动力学参数，揭示复合阳极膜结构对电池性能的影响机理。

中文关键词： 二氧化钛；介孔微球；复合材料；敏化光伏电池；电极材料

英文摘要： TiO2 mesoporous microspheres represent a group of extraordinary photoanode materials utilized in dye-sensitized solar cells (DSSC). However, in the microsphere based photoanode film, the poor connection of the neighborhood spheres reduces the photoelectron collection efficiency and the size-induced scattering enhancement is not able to compensate the insufficient light absorption of the traditional dye molecules in the visible and near-infrared range. The research project aims to improve the connection among the neighborhood microspheres and to promote the electron collection efficiency of the porous film by employing three dimensional graphene/TiO2 mesoporous microspheres hetero-materials. Meanwhile, the surface of the as-formed porous film is also schemed to anchor with Au, Ag nanoparticles or the metal chalcogenide nanoparticles to prepare the hybrid photoanodes. The visible and near-infrared absorption of the DSSC could be boosted by taking advantage of the intrinsic structural qualities of the TiO2 microspheres and other benefiting factors brought forth by the active nanoparticles such as the localized surface plasmon resonance absorption and the co-sensitization of the narrow band-gap semiconductors. In addition, the project also plans to reveal the influencing mechanism of the hybrid photoanode structure

英文关键词： TiO2；mesoporous spheres；composite materials；sensitized solar cell；electrod materials