全光子晶体光阳极的制备及其光伏性能研究

光子晶体是一类对光有独特调控作用的材料。目前，反蛋白石结构光子晶体无法直接应用于染料敏化太阳能电池作为光阳极的原因是其机械性能较差，同时这也是限制光子晶体在催化、传感等领域广泛应用的重要原因。本研究拟采用调控微观拓扑结构的途径提高光子晶体的机械性能，根本问题是研究光子晶体中的材料相和空气相所占比率对其机械性能的影响。研究结果将为设计、制备可用于染料敏化太阳能电池的全光子晶体光阳极提供依据。进而，探索光子晶体的慢光子效应对染料敏化太阳能电池的光收集效率、光电转换效率等性能的影响，总结出全光子晶体光阳极设计、优化的基本策略。本研究期望将光子晶体对光的高效调控作用应用到染料敏化太阳能电池中，以便更有效地利用太阳能。并且，提高光子晶体的机械性能对推动光子晶体的应用有重要意义。

本项目自2010年开始执行以来，在光子晶体模板制备、光子晶体光阳极制备、光子晶体光阳极与太阳能电池器件性能之间的构效关系、光阴极材料制备、电池器件构筑与优化方面开展了系列的工作，主要进展包括：构筑了可用于杂化电池的光子晶体光阳极、研究了光子晶体光阳极和器件性能之间的关系，制备了氮掺杂的光阴极材料，并构建了太阳能电池器件，器件效率达到7.83%。研究了全光子晶体光阳极对燃料敏化太阳能电池性能的影响规律；并且，通过项目的研究发现氮化物系列材料在储能领域也有重要的应用前景。通过本项目的研究，在J. Mater. Chem., Chem. Commun.等期刊发表SCI收录文章8篇，其中IF>3的5篇。各方面研究进展均达到了预期目标。