项目名称: 用于光电化学电池的一维Si纳米结构复合光电极研究

项目编号: No.91333119

项目类型: 重大研究计划

立项/批准年度: 2014

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 师文生

作者单位: 中国科学院理化技术研究所

项目金额: 90万元

中文摘要: 光电化学电池是清洁能源领域的一个重要发展方向。一维Si纳米结构在光电化学电池领域表现出重要的应用前景。目前基于一维Si纳米结构的光电化学电池面临着稳定性差、光电压低、光生载流子收集效率不高等关键问题。针对这些问题,本项目拟设计并制备一维Si纳米结构复合光电极。通过对一维Si纳米结构的表面修饰,解决其稳定性问题,同时实现Si与复合组分间的有效电荷传输;通过设计和优化复合光电极各组分能带,提高光生电压;通过对复合光电极表/界面的调控,提高光生载流子收集效率。本项目将深入研究复合光电极组成、结构、制备方法等对基于一维Si纳米结构的光电化学电池性能(光电流、光电压、光转化效率、稳定性、重复性等)的影响,阐明光生载流子在复合光电极内的分离、转移、输运和复合过程,揭示复合光电极表/界面结构对光电化学电池性能影响的机制和规律。研究成果将为发展基于Si材料的光电化学电池奠定坚实的理论和实验基础。

中文关键词: 一维Si纳米结构;复合半导体;光电化学电池;表面/界面;光生载流子

英文摘要: One-dimensional (1D) Si nanostructures hold great promise in photoelectrochemical cells (PECCs) for solar energy conversion and storage. However, demerits such as poor stability, low photovoltage and inefficient photogenerated charge carrier collection efficiency are hindering their practical application in PEECs. In this proposal, we aim at conquering these drawbacks and enhancing the PECC performances of 1D Si nanostructures-based photoelectrochemical cells by the strategy of designing and constructing composite photoelectrode, i.e. modifying and coupling 1D Si nanostructures with other semiconductors. We plan to enhance stability of the photoelectrodes and realize electron transfer between Si and other components through surface modification of 1D Si nanostructures with organic molecules, metals or conductive compounds. Photovoltage will be promoted by reasonable designing and tuning bands of each component of the photoelectrode. The collection efficiency of photo-induced carriers will be enhanced by controlling the surfaces and interfaces of the composite photoelectrodes. Efforts will be devoted to revealing the dependence of the PECCs performances of the composite photoelectrodes on the architectures, micro-morphologies and sizes of the components. Moreover, special insights will be gave into the charge sep

英文关键词: 1D Si nanostructure;;compound semiconductors;photoelectrochemical cells;;surface/interface;photo-induced carrier

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