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材化学院在光电化学太阳能电池阳极材料方向研究取得进展

发表时间:2019-09-12 18:27:56

  


  (地大之声通讯员王小龙 张妍)近日,我校材料与化学学院李珍教授团队在光电化学太阳能电池阳极材料方向中取得进展,相关研究成果在国际著名期刊《Small》上发表。

  太阳能电池是解决未来能源问题的重要手段之一。作为太阳能电池领域中重要的一支,光电化学太阳能电池因其制备和成本优势受到研究者们的广泛关注。然而,在该电池研究体系中,光阳极材料中光诱导电子-空穴的复合问题很大程度上削弱了电池转换效率。因此,获得高效的电荷转移成为光电化学太阳能电池阳极最大的挑战。

  受一维结构锐钛矿TiO2和二维石墨烯材料优异的定向电荷转移和显著的电子传导性启发,该研究团队把单晶锐钛矿纳米棒簇有序地“种植”在石墨烯纳米片上,制备了石墨烯/单晶锐钛矿棒簇纳米杂化材料(rGO/ATRCs)。实验将该材料应用在光电化学太阳能电池阳极上,相比石墨烯/TiO2纳米粒子,电池效率提高了22%。研究表明:rGO/ATRCs中高结晶程度的锐钛矿纳米棒具备低密度缺陷态,促进了扩散驱动电子转移的同时抑制电子-空穴复合;rGO/ATRCs新奇的架构显著提高了自由电子扩散效率,从而提高了电子移动速率(达到7.6 cm2 V−1 s−1)。该项研究从材料晶格缺陷和纳米尺寸构筑共同优化,改善了光电极材料电子传输性能,为太阳能电池阳极结构的设计提供了新的思路。

  该项研究成果受中央高校基本科研基金和我校“优秀博士学位论文创新基金”的资助。论文第一作者为材料与化学学院2014级博士生王洋,受国家留学基金资助,是我校与新加坡南洋理工大学联合培养博士生。期间受学校“研究生国际合作交流基金”项目资助,在新加坡参加了“2016年第六届纳米科技大会”国际会议。