项目名称: Ag/Bi4Ti3O12-TiO2铁电/半导体异质结纳米管阵列的光伏特性及载流子输运机理研究

项目编号: No.11274103

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 陈侃松

作者单位: 湖北大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 利用铁电/半导体异质结纳米管阵列构筑太阳能电池对于提高光电转换效率、降低成本具有重要意义。本项目采用阳极氧化、水热合成、光致还原制备Ag/Bi4Ti3O12-TiO2铁电/半导体异质结纳米管阵列,通过调整Ag纳米颗粒尺寸、形貌、分布密度,增强异质结对可见光的吸收;通过控制Bi4Ti3O12的取向生长(a轴、c轴),考察铁电畴结构、畴壁静电场作用、剩余极化对光伏性能的影响,揭示铁电极化对于促进光生载流子分离,调控光生输出电压的物理机制;通过比较几种具有不同能带偏移的铁电/半导体异质结的光电流和光电转换效率,从实验上论证异质结界面能级级联效应对于促进光生电子的有效注入,增强光电转换效率的作用机制。以优化的铁电/半导体异质结纳米管阵列作为光阳极构筑敏化太阳能电池,使其能量转换效率比采用传统光阳极结构提高1-2%,达到7%,为实现低成本、高效率的太阳能电池提供理论指导和材料基础。

中文关键词: Ag/Bi4Ti3O12-TiO2铁电/半导体异质结;铁电极化;光伏性能;载流子输运;

英文摘要: The study on ferroelectric/semiconductor heterostructure solar cell has a special significance in improving light conversion performance and reducing cost. In this project, Ag/Bi4Ti3O12-TiO2 ferroelectric/semiconductor heterostructure nanotube arrays were synthetized by sequential anodic oxidation, hydrothermal and photo-reduction method. The optical properties of heterostructures are analyzed by investigating the size, morphology and density of the Ag nanoparticles. The controllable oriented growth of Bi4Ti3O12 (a-axis and c-axis) and its ferroelectric domain structure, electrostatic field in domain walls, and remanent polarization will be investigated to indicate the mechanism for the charge carriers separation and photovoltage output modulation. The photocurrent and light conversion efficiency of ferroelectric/semiconductor heterostructures with different energy level will be measured to demonstrate the role of cascaded band alignment at the heterostructure interface in facilitating photogenerated electrons injection and enhancing conversion efficiency. The optimized ferroelectric/semiconductor heterostructure nanotube arrays is utilized as photo-anode electrode to improve the photoelectrochemical performance of sensitized solar cell and its energy conversion efficiency is expected to achieve 7% (1-2% higher

英文关键词: Ag/Bi4Ti3O12-TiO2 heterojunction;Ferroelectric polarization;Photovoltaic effect;Carrier transport;

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