钨青铜的可控制备及在染料敏化太阳能电池中的应用研究

基本信息
批准号:61306077
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:魏月琳
学科分类:
依托单位:华侨大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄昀昉,赵煌,于庆杰,霍京浩,郑敏,张泽铭
关键词:
钨青铜近红外吸收材料光电转换效率染料敏化太阳能电池
结项摘要

It is a new exploration that the Near-Infrared Absorption (NIR) materials - tungsten bronzes are applied in dye-sensitized solar cell (DSSC). The incident light harvesting of DSSC is expanded from visible light range (300 - 700nm) to near infrared range (780 - 2500 nm). Thus, more solar radiation may be utilized and the photoelectric conversion efficiency of DSSC will be effectively enhanced. In this study, the near-infrared (NIR) absorption properties of tungsten bronzes will be systematically investigated by the controlled synthesis, physical and chemical properties measurement, structural characterization and effectiveness evaluation etc. The relationship between preparation conditions and composition, structure, performance will be studied. We want to explore the interaction between NIR materials and TiO2, dye, electrode etc. The rules between photoelectric conversion efficiency of DSSC and photon absorption mechanism, photo-carrier transport mechanism will also be investigated. According to the basis of the above investigation, we except to synthesize a novel crystalline materials tungsten bronzes - titanium oxide which possesses high photon acquisition probability, broad-band absorption capacity and photoelectric conversion efficiency. Finally, with the optimal experimental conditions, it is expected that the light-to-electric energy conversion efficiency of the DSSC reaches 10% under a simulated solar light irradiation can be obtained. At the same time, the autonomous innovation ability of absorbing material and dye-sensitized solar cell will be raised. This project is propitious to relevant subjects, for instance, energy, materials and environment etc.

近红外吸收材料-钨青铜应用于染料敏化太阳能电池是一项全新的探索,它将染料敏化电池的吸收波段(300-700nm)拓展到近红外波段(2500nm),从而提高其光电转化效率,具有重要科学意义和实用价值。课题以具有近红外吸收性能的钨青铜为主要研究对象,以揭示钨青铜功能基元微观结构与近红外吸收性能的关系为主线,通过材料的设计合成、性质测定、结构表征、效能评价,揭示钨青铜的组成、结构、性能和制备条件之间的关系,探明钨青铜与二氧化钛纳米晶、敏化染料、电解质和电极的相互作用规律,阐明光子吸收模式、载流子运行机制和电池光电转化效率之间的关系,实现近光子捕获强、吸收波段宽、光电转换效率高的钨青铜-二氧化钛晶态材料的可控制备。解决材料制备和器件组装的科学问题,提供光电转化效率超过10%的染料敏化太阳能电池样机,提升我国吸波材料和染料敏化太阳能电池的自主创新能力,推动相关学科的发展。

项目摘要

染料敏化太阳能电池是太阳能领域的研究热点之一。近红外吸收材料-钨青铜应用于染料敏化太阳能电池是一项全新的探索,它将电池的吸收波段拓展至近红外区域,提高光电流,从而提高电池的光电转化效率,具有重要科学意义和应用前景,然而这一有意义的探索目前还不多见。课题组以钨青铜为主要研究对象,以揭示钨青铜功能基元微观结构与电池宏观光伏性能的关系为主线,开展掺杂光阳极、新型对电极等方面的研究,取得良好的进展,实现了钨青铜在染料敏化太阳能电池材料的结构设计和可控制备。研究结果在染料敏化太阳能电池、光催化和超级电容器中也有良好的应用,在新型功能晶态材料、材料化学、光电子学等领域也具有重要的科学意义。已在Applied Catalysis B, International Journal of Hydrogen Energy, Journal of Power Sources 等刊物上发表论文19篇,其中SCI收录16篇,荣获福建省自然科学二等奖1项,福建省专利奖三等奖1项,完成本课题任务。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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