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项目编号: 201710359074
项目名称: 基于SILAR法的全光谱量子点太阳能电池设计
所属院系: 信息工程系(宣城校区)
项目主持人: · 姓名:朱玉璞
· 专业:电气工程及其自动化
· Email:2621886191@qq.com
项目成员: · 姓名:王思怡
· 专业:电气工程及其自动化
· Email:
项目成员: · 姓名:雷超
· 专业:电气工程及其自动化
· Email:
项目成员: · 姓名:朱淑芳
· 专业:电气工程及其自动化
· Email:
指导教师1: · 姓名:周儒
· 职称:讲师
· 研究方向:
项目内容简介:

日趋严峻的能源紧缺、环境污染等问题促使人们必须发展一种能够同时满足高效和低成本要求的光伏发电技术。胶体量子点CQD材料可在水溶液中直接合成通过逐层旋涂在基底上形成固体薄膜是非常优质的第三代太阳能电池材料具有成本低、方法简单、可实现大面积铺设等优点。

因此,由415级电气工程专业学生组成的课题研究小组,拟在周儒导师的指导下利用纳米颗粒浆料制备TiO2薄膜运用连续离子层吸附与反应(SILAR)法在薄膜上沉积PbS量子点通过工艺参数优化设计高效全光谱量子点太阳能电池。并通过探索影响器件稳定性的主要因素,进一步改善工艺、优化性能,设计一种高效全光谱量子点太阳能电池。

项目特色与创新点:

一、项目特色

(一)研究课题热门有意义

瑞士洛桑高等工学院Grätzel报道的染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池Dye-sensitized solar cells DSSCs具有转换效率高、成本低、制作工艺简单等优点 成为近年来的研究热点为了降低电池的成本和改善电池的性能 研究更便宜的全色敏化剂仍然非常重要 用窄禁带半导体量子点材料取代染料分子作为敏化剂制作量子点太阳能电池Quantum dots-sensitized solar cells QDSSCs是当前的一个研究热点

(二)项目开展有资源优势

太阳能是取之不尽 用之不竭的绿色环保能源 对太阳能的开发和利用受到广泛重视 项目课题顺应时代发展可掌握的资料丰富学校也支持科研项目开展指导老师曾主持多个省级基金项目经验丰富项目组成员积极配合分工协作对该项目都有一定了解并且兴趣浓厚学校大力支持并且我们项目组准备充分具有一定物理实验和操作能力这些都让我们能及时掌握材料把握时机顺利完成项目。

(三)课题方向紧贴专业特征

全队成员对此课题充满浓郁的兴趣并且团队队员具有与人交往获取信息的能力以及整理大量资料的耐心可以顺利完成事后资料整理、汇总、分析。在活动中团队会齐心协力完成本次活动目标积极与导师交流沟通。

二、项目创新点

(一)量子点部分

面对新型的量子点太阳能电池在量子点部分,团队采用的SILAR法即将TiO2膜交替进入含有量子点阳离子和阴离子的前驱液中原位成核和生长量子点实现一定程度可控的量子点沉积。分别以无机硫和有机硫为原料合成了晶粒尺寸在几纳米到十几纳米、尺寸范围分布窄的单分散PbS量子点。通过TEM、XRD、近红外吸收、光致发光等一系列测试手段对制得的量子点的颗粒尺寸、表面形貌和晶体结构进行表征。

(二)薄膜部分

为提高电池光电流效率,团队拟采用涂敷方法制备不同形貌Ti02Sn02纳晶薄膜对薄膜的形貌和结构进行了表征并筛选出导电性能良好的TiO2多孔膜使电子扩散到导电玻璃经由负载到达对电极在对电极还原电解液中的氧化态物质S 2-;同时量子点中的空穴被电解液中的还原态物质S2-还原而完成一个良好循环。

(三)结构部分

提高集光太阳能光伏器件的效率团队拟对不同光伏电池电池结构进行探究,搭建并选择较优质的电池结构:单层结构荧光光波导的四周粘贴上与荧光材料荧光发射光谱匹配的太阳能电池底部放置一平面反射镜太阳光入射到荧光集光太阳能光伏器件的正面在荧光材料吸收波段内的光被吸收而未被吸收和逃逸出光波导的光经反射镜反射回光波导减少了入射光的损失。叠层结构的荧光集光太阳能光伏器件是在单层结构的基础上进行分波段利用上层的荧光光波导吸收短波段的光侧面粘贴宽禁带的太阳能电池下层的荧光光波导吸收长波段的光侧面粘贴窄禁带的太阳能电池。太阳光入射到上层光波导正面短波段的光被吸收长波段的光透过上层光波导后被下层的光波导吸收在最底层放置平面反射镜将余下的光反射回光波导这种结构大大提高了荧光集光太阳能光伏器件的光电转换效率。

(四)组装部分

由于半导体带宽的限制普通太阳能电池无法利用所有波段的太阳光造成太阳光能量的浪费。所以叠层太阳能电池的设计关键是要调节各子电池材料的带隙和厚度使各子电池能有效地吸收和转换太阳光谱的不同波段光以获得最大的能量输出从而提高电池总的光电转换效率。