[00689059]染料敏化太阳能电池廉价高效对电极的构建及性能优化

项目属新能源材料领域，研究内容为太阳能电池与催化材料。如何经济高效地利用太阳能发电，对节能减排、环境保护及可持续发展有重要意义。项目的研究载体，染料敏化太阳能电池(简称DSCs)，由光阳极、对电极(也叫阴极，通常是贵金属Pt)和电解液构成。DSCs发展主要存在两个挑战：首先，DSCs成本有待进一步降低；其次，DSCs效率需进一步提高，使其在与传统太阳能电池竞争中更具优势。 针对上述科学问题，从DSCs的对电极材料出发，合成了一些廉价高效的对电极材料以取代昂贵的Pt电极。形成了从材料的合成方法、形成机理到电池制备和性能分析的研究体系。所取得的成果如下： (1)提出制备廉价高效对电极的新思路。合成过渡金属化合物来取代昂贵的Pt对电极，并探讨了材料与器件性能的构效关系，为设计新型对电极材料提供了一定的理论指导。研究成果发表在Journal of the American Chemical Society(2012，134，3419，化学类顶级期刊，影响因子10.68，ESI高被引论文，TOP 1％，SCI他引406次)和Chemical Communications(2011，47，4535，ESI高被引论文)上； (2)设计了一种原位合成负载型催化剂的新方法。这种原位合成技术能将催化剂颗粒均匀的分散在载体上，可有效提高电极的催化性能，进而提高电池效率。为提高电池效率开辟了一条新途径。研究成果发表在Angewandte Chemie International Edition(2011，50，3520，化学类顶级期刊，影响因子13.46，ESI高被引论文，SCI他引406次)上； (3)提出电池效率衰减机理，即阳极的自催化作用是电池效率衰减的原因之一。同时指出栅电极可有效降低光生电子与电解液复合，为避免电池效率损失提供了理论依据，并对电池放大有重要的实用价值。研究成果以期刊封底形式发表在Chemical Communications(2013，49，1058)和Journal of Materials Chemistry A(2013，1，9672)上。 项目的8篇代表性论文均发表在化学或工程技术类1区Top期刊上，包括Journal of the American Chemical Society和Angewandte Chemie International Edition各1篇。其中3篇论文入选ESI高被引论文，2篇为Chemical Communications和Journal of Materials Chemistry A的封底论文。论文影响因子之和为64.72，单篇最高影响因子为13.46，篇均影响因子8.09。论文共被SCI他引1082次，单篇最高SCI他引406次，篇均SCI他引135次。上述材料说明该项目有较高的学术影响力。