染料敏化太阳电池全有机染料的能级工程和分子工程

本项目将以取得染料敏化太阳电池重大突破为目标，针对目前该器件使用全有机染料遇到的基本物理瓶颈：光吸收范围、激子解离效率、载流子扩散长度，首次提出利用II-型半导体异质结量子点的能级理论来实现宽光谱响应、高吸收率全有机染料能级调控。本项目拟从新型染料的设计和合成，光物理表征，光伏器件制备，到器件物理等层次开展系统深入的研究。逐步阐明染料分子结构和能级、介孔膜表面染料覆盖度和吸附姿态、薄膜吸收系数、界面电荷分离、微尺度电荷输运与器件光电转化效率的内在联系，从而获得高性能器件的重大突破。本研究将形成具有中国自主知识产权的先进技术，进一步提升中国在染料敏化太阳电池研究领域的国际地位，为国家可再生能源的发展做出贡献。

在本项目实施中，我们研发了多种具有不同能级的新型有机染料，并成功的将其用于高性能的器件，取得了一系列重要的创新性成果。结合钴基电解质，实现了功率转化效率达11%的有机染料敏化太阳电池；结合无溶剂离子液体电解质，制备出功率转化效率达9％、光热稳定的有机染料敏化太阳电池；结合有机空穴输运材料，制备出功率转化效率高于6.0%的全固态有机染料敏化太阳电池。通过本项目的实施，推动了有机染料敏化太阳电池的研究。发表SCI论文21篇，申请专利4件。