新型染料敏化网状二氧化钛纳米纤维微孔膜太阳能电池

高效非钌染料敏化二氧化钛有机太阳能电池是近年来国际上的一个研究热点。本项目主要开展以下两方面的研究工作：(1) 设计合成两个系列新型染料敏化剂，它们具有对可见光吸收范围宽及与无机纳米晶界面亲合性能好的特点，将其代替钌染料制作高效的染料敏化有机-聚合物太阳能电池；(2) 在二氧化钛致密膜上，利用电纺（electrospinning）技术制备一层网状二氧化钛纳米纤维微孔膜，以增大二氧化钛纳米晶的表面积，增加染料敏化剂与纳米晶的接触；同时引入有利于电荷传输的离子液体或聚合物凝胶电解质，分别得到液态和准固态结构的太阳能电池，研究不同结构太阳能电池的光电转换机制和影响电池性能的重要因素。这样同时从染料敏化剂的结构与性能、无机纳米晶的形态、器件的结构三个方面进行设计和优化，以期获得高光电转换效率和低成本的新型染料敏化太阳能电池。

高效有机染料敏化二氧化钛有机太阳能电池是近年来国际上的一个研究热点。本项目主要开展了以下几方面的研究工作：(1) 设计合成了19种有机小分子染料敏化剂, 研究了这些染料敏化剂的光物理、电化学和光伏性能，将其应用于染料敏化太阳能电池获得了高达9.10%的能量转换效率；(2) 设计合成了14种卟啉-锌配合物染料敏化剂，这类染料敏化剂具有很高的摩尔吸收系数，应用于染料敏化太阳能电池获得了最高值为 6.47%的能量转换效率;(3) 将二氧化钛纳米粒子喷涂在不锈钢网上代替导电玻璃（FTO）作光阳极，以聚吡咯纳米粒子涂覆在不锈钢网上代替贵金属铂作对电极，发明了一种新型廉价的柔性太阳能电池组件。在不锈钢网上沉积碳材料（碳气凝胶、碳黑、活性炭）与聚四氟乙烯复合代替铂对电极，用于染料敏化太阳能电池达到了相同条件下铂电极(Pt) 的99%，由此发明了一种用于染料敏化柔性太阳能电池的炭气凝胶复合对电极的制备方法。(4) 利用电纺技术制备了网状二氧化钛纳米纤维微孔膜和纳米棒，置于二氧化钛致密膜上得到复合光阳极，应用于染料敏化太阳能电池使其光电转换效率得到明显提高。将其应用于准固态染料敏化太阳能电池的能量转换效率可达液态电解质的90%以上, 并具有较好的长期工作稳定性。(5) 将染料敏化剂中的一些电子给体基元引入到聚合物体系中，设计合成了一些共轭聚合物电子给体材料，与电子受体(PC61BM或PC71BM)共混制得了本体异质结太阳能电池，获得了0.25%-5.50%的能量转换效率。. 已发表标注有该项目编号的国内外SCI期刊论文34篇，获中国发明专利授权3项。培养博士后1名，博士研究生3名、硕士研究生9名。. 本项目结题时，全部完成了项目的预期研究计划。