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课题组在固液体异质结少数载流子传输机理研究方面取得新进展
发布时间:2014-03-07 15:08:12 【 】 浏览:1662

氢能作为一种未来能源的重要载体之一,受到世界各国政府的广泛重视。光电化学分解水制氢是一种能将太阳能直接转化为可以存储的清洁能源——氢能的技术。课题组之前已在这一领域取得了一系列重要成果 (《能源与环境科学》Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4046《德国应用化学》Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 11016;《能源与环境科学》Energy Environ. Sci. 2014, 7, 752)。近年来,微纳结构调控成为提高半导体光电极的有效手段。研究结果表明纳米线、纳米棒、以及纳米孔结构等能显著提高半导体光电极的光电转化效率。这种微纳结构中光的多重吸收、短的少数载流子迁移长度,以及高的接触面积被认为是性能提高的三种可能原因。然而目前还缺乏对每一项贡献的定量分析,此外,减小少数载流子迁移长度也没有直接实验证据的支撑。

在本研究中,我们以多孔BiVO4光电极为研究模型,通过对多孔异质结电极的光吸收、电子空穴分离效率以及表面电荷传输效率退耦合的定量研究,结果表明高的电荷分离效率是多孔异质结实现高效率的关键因素,并提出了估计最优孔尺寸的方法,为光电极的微纳结构调控提供理论指导。并首次利用空穴捕捉剂的方法实验证实了光生少数载流子在多孔异质结中传输路径,这对有机太阳电池、光电化学电池等低成本光电转换器件的研究具有重要借鉴意义。研究成果以固液体异质结高电荷分离效率的定量分析和可视化证据”(Quantitative analysis and visualized evidence for high charge separation efficiency in a solid-liquid bulk heterojunction)为题在能源材料顶级刊物《先进能源材料》(Adv. Energy Mater.)上发表http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201301785/abstract。赵新博士生为该文的第一作者,通讯作者为罗文俊副研究员和邹志刚教授。该研究得到科技部973项目(No.2013CB6324042014CB239303)、国家自然科学基金(No. 51272101, 11174129)以及江苏省自然科学基金(No. BK20130053)的资助。

 

1 多孔BiVO4体异质结中少数载流子传输路径的可视化证据以及传输示意图

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