Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have attracted extensive attention as one of the most promising alternatives to silicon-based photovltaic devices. It is essential to further improve the light harvesting capacities of dye sensitizers, specially the absorption of near-infrared photons, which is still a challenge so far. To address this issue, lanthanide-doped upconversion nanocrystals will be introduced in photoanodes to convert a broad spectrum of light into photons of a particular wavelenghth that can be absorbed by dye molecules. Furthermore, metallic nanostructures can be introduced as subwavelength antennas in which the plasmonic near-field is coupled to the dye, resulting in the increase of its effective absorption cross-section. After coupling with surface plasmon resonance (SPR), the light harvest of dye molecules and the power conversion efficiency of DSSCs based on lanthanide-doped upconversion nanocrystals will be further enhanced. This project will focus on the following issues: .1. To overcome the recombination of photoinjected electrons resulting from the introduction of lanthanide-doped upconversion nanocrystals and minimize their surface quenching effect, via the design of core/multi-shell structures. .2. To construct the architectures of core/multi-shell-structured lanthanide-doped upconversion nanocrystals and metallic nanostructures for achieving the effective coupling modes..3. To systematically investigate the coupling effect of upconversion and surface plasmon resonance on the performance of DSSCs..
染料敏化太阳能电池(DSSCs)被认为是最有可能取代硅基太阳能电池的新型光伏器件之一。如何进一步提高DSSCs中染料对光的吸收,特别是对近红外光的捕获利用,是目前该领域的研究热点和难点。针对这一问题,本项目拟在光阳极中引入稀土掺杂上转换纳米晶,将近红外光转换为染料分子可吸收利用的可见光,以提高染料对近红外光的吸收效率。并且,引入表面等离子体共振(SPR),将其与上转换效应结合,利用两者的耦合效应来共同提高染料分子对光的吸收,从而达到进一步提高器件光电转换效率的目的。.本项目拟重点研究:1、通过多壳层结构设计,解决稀土掺杂上转换纳米晶引入DSSCs中产生的电子复合问题并缓解其自身表面淬灭效应;2、构筑多壳层上转换纳米晶与纳米金属复合结构,实现上转换与SPR效应的有效耦合;3、上转换与SPR耦合效应对染料敏化太阳能电池性能的影响。
染料敏化太阳能电池(DSCs)因其成本低廉、制作工艺简单、柔性半透明等诸多优点,自1991年取得突破性进展以来,受到了世界范围内的广泛关注。如何进一步提高DSCs中染料对光的吸收,特别是对近红外光的捕获利用,是目前该领域的研究热点和难点。针对这一问题,本项目从以下三方面进行了研究:(1)制备二氧化钛纳米线阵列光阳极,并对其进行结构优化,获得较高电子传输效率的同时,引入金纳米颗粒,利用其表面等离子体共振效应,进一步提高DSCs器件的光电转换效率;(2)在光阳极中引入稀土掺杂上转换纳米晶,将近红外光转换为染料分子可吸收利用的可见光,以提高染料对近红外光的吸收效率。并且,引入表面等离子体共振(SPR),将其与上转换效应结合,利用两者的耦合效应来共同提高染料分子对光的吸收,从而达到进一步提高器件光电转换效率的目的;(3)在DSCs器件中,引入胆甾相液晶聚合物薄膜作为背反射层。通过对其组成成分的精确调控,获得具有不同反射波长的聚合物液晶薄膜。使得在保持器件柔性、透明等特性的同时,能够可控地增强DSCs对特定波段太阳光的吸收利用,进而显著提高DSCs的光电转换效率,不仅开创了液晶高分子功能材料在光伏领域应用的新思路,也开拓了DSCs在建筑集成光伏器件领域的应用前景。
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数据更新时间:2023-05-31
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