ZnO纳米管有序阵列与Cu2O纳米晶核壳结构的光电化学性能及全固态纳米结构太阳电池研究简

采用电化学方法在铟锡氧化物(ITO)导电玻璃基底上制备了高度有序的ZnO纳米管阵列,然后在ZnO纳米管阵列上电化学沉积Cu2O纳米晶颗粒,获得了一维有序Cu2O/ZnO核壳式纳米阵列结构,通过控制Cu2O纳米晶的沉积电量得到不同厚度的Cu2O壳层,并对该核壳式纳米阵列的形貌和结构进行了分析. 以Cu2O/ZnO一维核壳式纳米阵列结构为光电极组装全固态纳米结构太阳电池,研究了Cu2O壳层厚度对光电极光吸收性能、光电性能以及组装电池光伏性能的影响,优化了电池中对电极材料的喷金厚度. 结果表明,以Cu2O沉积电量为1.5 C的Cu2O/ZnO为光活性层,以4 mA电流下真空镀金20~25 min的铜基底为对电极组装的简易太阳电池最高可获得0.013%的光电转换效率.     

Sb2S3纳米粒子修饰ZnO纳米片微纳分级结构的光电化学性能

采用恒电位方法,选择氯化钾和乙二胺(EDA)为添加剂,在氧化铟锡(ITO)导电玻璃上制备了高度有序的ZnO纳米片阵列,通过二次电沉积得到了ZnO纳米片上生长纳米棒的微纳分级结构.利用化学浴沉积法在ZnO基底上沉积Sb₂S₃纳米粒子制备出了Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构和Sb₂S₃/ZnO微纳分级壳核结构.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、瞬态光电流等对其形貌、结构组成和光电化学性能进行了表征和分析.结果表明, Sb₂S₃/ZnO纳米片上生长纳米棒分级壳核结构的光电流明显高于Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构.在Sb₂S₃/ZnO纳米片壳核结构和Sb₂S₃/ZnO微纳分级壳核结构的基础上旋涂一层P3HT薄膜形成P3HT/Sb₂S₃/ZnO复合结构,以上述复合结构薄膜为光活性层组装成杂化太阳电池,其中, P3HT/Sb₂S₃/ZnO分级壳核结构杂化太阳电池的能量转换效率最高,达到了0.81%.     

用CdSe/ZnS量子点提高体异质结有机太阳电池的效率

通过掺杂吸收光谱在可见光波段的量子点可提高聚合物对可见光的吸收,因此掺杂CdSe/ZnS核-壳结构量子点(CQDs)能提高聚(3-己基噻吩):[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(P3HT:PCBM)体异质结太阳电池的能量转换效率.本文研究了CdSe/ZnS量子点在P3HT:PCBM中的不同掺杂比例及其表面配体对太阳电池光伏性能的影响,优化器件ITO(氧化铟锡)/PEDOT:PSS(聚(3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸)/P3HT:PCBM:(CdSe/ZnS)/Al的能量转换效率达到了3.99%,与相同条件下没有掺杂量子点的参考器件ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al相比,其能量转换效率提高了45.1%.     

水醇溶性小分子卟啉衍生物的合成及其在聚合物太阳电池中的应用

设计合成了Por-N, Por-NBr, Por-Cu-N和Por-Cu-NBr四种水醇溶性小分子卟啉衍生物. 对这类卟啉小分子衍生物的紫外可见吸收光谱研究表明, 基于金属铜配位的卟啉小分子衍生物较未配位化合物有微弱的蓝移. 循环伏安法对这类小分子卟啉衍生物的研究表明, 基于金属铜配合物的卟啉衍生物的最高占有分子轨道能级均没有明显变化. 采用空间电荷限制电流方法对小分子卟啉衍生物的研究表明, 基于金属铜配位的卟啉小分子衍生物的电子迁移率得到明显提高. 以聚合物PCE10为给体材料, 富勒烯衍生物PC₇₁BM为受体材料, 以及合成的小分子卟啉衍生物为阴极界面层制备了结构为ITO/PEDOT:PSS/PCE10:PC₇₁BM/卟啉小分子衍生物/Al的聚合物太阳电池器件. 器件研究结果表明, 化合物Por-NBr, Por-Cu-N与Por-Cu-NBr作为电子传输层的器件的光电转换效率达到9%以上, 其中以Por-Cu-N作为阴极界面层的器件达到的最高效率为9.12%, 相应器件的短路电流密度, 开路电压以及填充因子分别为16.91 mA· cm^-2, 0.79 V和68.1%. 表明这类水醇溶性小分子卟啉衍生物作为聚合物太阳电池的阴极界面层有着广阔的应用前景.     

以芳胺为电子给体的D-π-A有机光敏染料———— 染料敏化太阳电池中的应用

不含金属的有机染料在染料敏化太阳电池（DSC）中的应用愈加广泛,以芳胺为电子给体的D-π-A分子是其中重要的一类。本文依据芳香胺的结构,将近5年来应用于DSC中一百多个D-π-A分子分成四类,包括：基于N-烷基-苯胺的D-π-A光敏染料,基于三苯胺的D-π-A光敏染料,由包含芴基团的三芳胺构建的D-π-A光敏染料,包含芳胺基团的其它结构类型的D-π-A光敏染料。评述了它们的光电转换性能。     

纳米尺寸聚苯乙烯-丙烯酸彩色高分子微球的合成与表征

以苯乙烯、丙烯酸、分散蓝染料为原料,采用分步聚合的方法合成了彩色具有核–壳结构的分散蓝/聚苯乙烯–丙烯酸高分子微球。通过TEM测得其颗粒尺寸约为200nm,分散均匀;通过FTIR对颗粒的组成结构进行表征,并对其合成过程进行探讨。     

Ionic Liquid Based Electrolyte with Mesoporous Silica SBA-15 as Framework for Quasi-solid-state Dye-sensitized Solar Cells

Quasi-solid-state electrolytes were fabricated with mesoporous silica SBA-15 as a framework material. Ionic conductivity measurements revealed that SBA-15 can enhance the conductivity of the quasi-solid-state electrolyte. The diffusion coefficients of polyiodide ions such as Ⅰ3ˉ and Ⅰ5ˉ which were confirmed by Raman spectroscopic measurement, were about twice larger than that of I-. The optimized photoenergy conversion efficiency of dye-sensitized solar cells （DSSC） with the quasi-solid-state electrolyte was 4.3% under AM 1.5 irradiation at 75 mW·cm^-2 light intensity.     

基于富勒烯和噻吩聚合物的本体异质结太阳电池

随着全球能源需求量的逐年增加,对可再生能源的有效利用成为亟待解决的问题。现在使用的能源多来自矿物燃料的开采,其中包括石油、天然气和煤等,而这些资源是非常有限的。因此,发展新能源和新能源材料是我国进入21世纪必须解决的重大课题,其中太阳能被认为是清洁可再生新能源的代表之一。基于噻吩跟富勒烯的异质结太阳能电池是目前太阳能电池的重要发展方向之一。该种太阳能电池因其制备简单、成本低廉、重量轻和可制成柔性器件等优点近年来受到多方的广泛重视。经过努力,该种太阳能电池的光电转化性能已经得到了一定提高,最高光电转化效率已达到7%左右,但是跟无机半导体硅和染料敏化太阳能电池相比还有一定差距。因此,这方面的研究任重而道远,研究空间也非常大。本文从材料合成的角度,简要综述了近年来国内外在基于富勒烯和噻吩的异质结太阳能电池方面所取得的最新研究进展,并对下一步需要研究的热点问题作了展望。     

染料敏化太阳电池用聚合物电解质

综述了本研究小组近年来用于染料敏化太阳电池中聚合物电解质的研究概况.设计合成了几类性能优良的聚合物电解质,较好地改进了液体电解质染料敏化太阳电池(DSSC)的使用稳定性,研究结果具有实际应用的价值,并提出了此领域研究今后的发展方向.     

DOPANT EFFECTS OF SQUARYLIUM CYANINE DYES ON FUNCTIONAL DEVICES

本文初步研究了方酸菁染料在功能器件中的应用,并探讨了相关机理。我们用方酸菁掺杂8羟基喹啉铝发光层,获得了红光有机电致发光器件;用掺杂方酸菁的联吡啶钌作光敏剂修饰TiO₂纳晶薄膜电极,有效地弥补了联吡啶钌在600nm以上红光区采光能力的不足,从而大大提高了光电化学太阳电池的总体光电转换效率。