纳米晶半导体表面敏化剂再生过程的研究

发生在微纳米尺度范围内固/液界面上的电荷传递过程是纳米晶敏化太阳电池等光电转换器件中非常引人关注的研究课题，尤其敏化剂再生过程。该过程是光伏器件产生光电流的必要步骤，对整个器件光电转换效率起关键作用，但是目前对该过程研究的手段和方法非常匮乏，人们的理解通常依靠经验或者半经验式的判断结果。最近蓬勃发展的扫描电化学显微镜（SECM）已经被证明是研究界面电子转移动力学过程的一个非常有效手段，是电化学领域的研究热点。本项目拟应用SECM来研究纳米晶敏化太阳电池中敏化剂（包括染料或者量子点等）的再生过程，系统研究影响敏化剂再生过程中的关键因素，阐述和理解敏化剂再生过程对纳米晶敏化太阳电池光伏特性影响的本质。建立"敏化剂-界面再生-器件性能"研究方法，提出在新型材料层出不穷的情况下对敏化剂等关键材料的优选方法，对提高纳米晶敏化太阳电池的光电转换效率具有理论和应用价值。

本项目应用扫描电化学显微镜研究了纳米晶敏化太阳电池中敏化剂 (包括染料和量子点) 的再生过程，系统研究了光伏器件中电解质媒介体，染料分子的结构，量子点分子的结构以及基底电极TiO2的形貌对敏化剂再生过程的影响规律。通过分析实验数据，我们得到的结论是敏化剂在具有良好的再生能力状态下，可以有效抑制光伏器件中敏化剂/电解质界面处电荷的复合,提高器件的光电转换效率，从而帮助我们理解了敏化剂再生过程对纳米晶敏化太阳电池光伏特性影响的本质。本项目通过建立“敏化剂-界面再生-器件性能”研究方法，提出了在新型材料层出不穷的情况下对敏化剂等关键材料的优选方案，对今后提高纳米晶敏化太阳电池的光电转换效率具有较高的理论和应用价值。