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薄膜太阳电池


新颖微纳结构薄膜太阳电池 
Advanced Micro & Nano-structured Thin Film Solar Cells


研究内容和目标:
将新颖微纳结构引入太阳电池,充分发挥微纳结构的材料在光吸收、内光电量子效应及光电能量转换方面的物理特性和优势,实现高效低成本的太阳能光电利用。近期的研究对象集中于染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cells, DSSCs)。为了有效提高DSSCs的效率和稳定性,实现电池的大面积化,本研究方向以DSSCs光电极(光阳极和对电极)为切入点,分别从无机和有机光电材料的形貌、结构、功能设计出发,探索制作大面积、高效率、长寿命的DSSCs。开发和完善对太阳电池的光电转换效率、I-V测试、IPCE测试、电学特性、稳定性测试等表征系统。与企业合作开发大面积高效染料敏化薄膜太阳电池的制备工艺,针对电池的封装技术、稳定性技术等开展研究,为产业化做好准备。

染料敏化太阳电池结构及工作原理示意图


研究进展:


图1.实验室实现大面积(104cm2)并联染料敏化太阳电池6.25%光电转换效率


图2.实验室自行设计搭建的染料敏化太阳电池IPCE测试系统


图3.实验室研发的染料敏化太阳电池草坪灯(已获国家实用新型专利授权)


图4.孔隙率渐变的TiO2多层膜结构光电极、高(110)取向多孔ZnO纳米片框架光电极的设计制备(APPLIED PHYSICS LETTERS, 2009;NANOTECHNOLOGY, 2010)


图5.La掺杂的TiO2纳米晶表面氧空位密度研究以及后续有关“紫外光辐照诱导TiO2纳米晶表面重构并将其应用于染料敏化太阳电池光电极”的研究工作被英国皇家化学学会RSC刊物PCCP选为封面“HOT ARTICLE”(JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 2010;PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS, 2012)


代表性成果:

学术论文
PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS, 14(14), 4763-4769, 2012
ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS, 22, 49-52, 2012
NANOTECHNOLOGY, 21(6), 065703, 2010
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C, 114, 18396–18400, 2010
APPLIED PHYSICS LETTERS, 94(3), 031905, 2009

 

授权国家发明专利
一种直流法绝对测量太阳能电池外量子效率的方法(ZL200910233754.0)
一种普适的太阳能电池外量子效率交流测量方法(ZL200910233755.5)
一种用于单孔真空灌装的平面微孔与管道连接的小型装置(ZL201110005868.7)


研究方向