项目名称: 宽光谱可排列多层共敏化薄膜太阳电池构建及其载流子传输动力学研究

项目编号: No.11464029

项目类型: 地区科学基金项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘伟庆

作者单位: 南昌航空大学

项目金额: 50万元

中文摘要: 含有不同染料吸附层的共敏化薄膜可拓宽太阳电池吸收光谱提高效率。目前主要通过染料自发吸附来制备,其缺点是以牺牲前一种染料的吸附量为代价为后续染料提供吸附空间,同时还存在吸附层数少和层间不能排列等问题,限制了共敏化薄膜性能的进一步提升。本项目从染料自发吸附的逆向角度,提出基于薄膜内部电势分布的短程屏蔽效应来构建共敏化薄膜的新学术思想,拟解决以往依赖染料自发吸附制备带来的矛盾。项目首先定量揭示电势分布的短程屏蔽效应,实现电势分布可控;其次,明晰电势分布区域内的染料解吸附机理,借助自行设计的染料解吸附系统在薄膜不同位置解吸附出厚度可控的解吸附层,实现多种解吸附层定位模式;再次,通过后续循环敏化过程和优化薄膜吸光结构,获得层厚可控、层间可排列的新型多层共敏化薄膜;最后,研究载流子传输机理,调控微观动力学过程,最大限度提高共敏化薄膜的光电性能。本项目将为制备高性能共敏化太阳电池核心材料提供新思路。

中文关键词: 太阳电池;宽光谱;共敏化薄膜;传输动力学

英文摘要: Co-sensitized TiO2 film containing different types of dye adsorption layers can broaden the absorption spectrum of dye-sensitized solar cells (DSC) and improve the photoelectric conversion efficiency simultaneously. However, there are some problems needing to be solved, such as difficultly controlling the thickness of the dye adsorption layer, unabling freely arranged the order among dye adsorption layers, and less than the demand of dye adsorption. These problems limit the optimization of co-sensitized film structure and further broaden the absorption spectrum. From the perspective of dye desorption, this project proposes a new idea for preparating a novel co-sensitized film based on short-range screening mechanism involved that electrolyte cations acting on the potential distribution in TiO2 film. The short-range screening mechanism about potential distribution is investigated and the method of controlling electric potential distribution depth is obtained in this project. The ingenious designed dye desorption system will be used to obtain blank layer for subsequent dye adsorption sites in the different position of the dyed-TiO2 film. The thickness of blank layer could be controlled and three adsorption layer positioning modes will be obtained. The co-sensitized film containing several adsorption layers and thickness of each layer could be controlled.The order of different kind of sensitized layer could be arranged by varying the order of sensitized-desorption-sensitized. This method provides a new perspective to facilitate further optimization of the co-sensitized film structure. The electron transport mechanism will be studied and the limitation processes for cells performance will be found out in order to improve the performance of the co-sensitized film.

英文关键词: Solar cell;Wide spectrum;Co-sensitized film;Transport dynamics

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