《纳米结构光电极及新型太阳能电池的制备与光电性能》

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该项目属低维无机非金属材料与新能源交叉领域。太阳能是最重要的可再生能源,硅基太阳能电池成本高,迫切需要发展敏化、有机、钙钛矿等新型太阳能电池。其中,半导体光电极起着重要的作用,而纳米阵列可促进光生载流子输运和分离,对提高太阳能转换效率具有重要意义。该项目创新性设计制备了多种新颖结构半导体纳米阵列光电极及其太阳能电池,创造性发展了系列材料制备方法,获得了优异的光电性能。主要创新发现:

(1).创造性发展了一种温和的电化学沉积法,在ITO玻璃上大规模制备ZnO/CdTe纳米电缆阵列电极,成功解决了CdTe难于与ZnO形成良好核壳结构的难题,提高了纳米阵列量子点敏化太阳能电池光电流。获佐治亚理工大学王中林院士高度评价:“王等人发展了一种与ZnO纳米线相适应的、大规模制备ZnO/CdTe核壳纳米阵列的、温和的电化学沉积方法⋯⋯获得了CdTe与ZnO之间完整无缺的界面⋯⋯”。

(2).创新性实现了氧化钛纳米管阵列的大面积制备、剥离、转移和管内纳米颗粒的成功引入,并作为光阳极组装染料敏化太阳能电池,转换效率达9.8%。长江学者余家国教授认为:“这是基于TiO2纳米管阵列染料敏化太阳能电池所报告的最高效率”。

(3).创造性发展了醇酸共处理在塑料基底上制备PEDOT:PSS薄膜电极的方法,克服了浸润性差和导电性差的难题,电导率高达3560 S/cm,应用于P3HT:PCBM柔性有机太阳能电池效率3.92%。国家千人刘向阳教授接连用两个“record”评价。

(4).首次采用热化学法制备了CdTe纳米阵列电极,获得1.52 eV强带边发光,CdTe探测器呈现优异的光电响应特性,性能参数被日本材料科学院Y. Bando教授、姚建年院士、加州大学欧文分校校长R. Penner教授多次应用。

8篇代表性论文平均影响因子7.26,ESI高被引论文2篇,J. Mater. Chem.热点论文1篇,SCI他引407次,总他引1257次,单篇最高SCI他引205次。

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