东北师大王恩波团队Chem Soc Rev:多金属氧酸盐(POMs)在染料敏化太阳能电池中的应用
染料敏化太阳能电池(英文简写为DSSC)是由Grätzel和O’Regan发展的第三代光伏电池,它具有较低的成本,制备简单,可调变的光电性质,更高的光电转换效率(PCE)。随着能源危机的日益严重,开发高效,环境友好,节能的电池材料迫在眉睫。多酸作为一种分子无机类半导体材料,由于它们拥有出色的光敏性质,氧化还原,催化活性以及相对稳定性是DSSC的优秀候选体。该综述首先对DSSC的发展以及多酸在DSSC领域的潜在应用价值做了阐述,然后以多酸的能级调控作为理论基础来总结多酸在DSSC领域的研究进展。该综述阐述了多酸的光敏性、可作为电子受体、催化、氧化还原性能在DSSC领域的重要应用,而这些性能主要是由多酸电子结构的多样性来决定的,作者在综述中深入探讨了其结构与性能的关系。最后作者对多酸在DSSC领域的发展前景进行了总结和展望。这篇综述可能为致力于设计具有特定结构的POM的合成化学家,以及从事将POM扩展到光电材料等交叉学科的研究人员提供新思路。
东北师范大学化学学院多酸科学教育部重点实验室2015级博士生陈黎(第一作者)等在陈维林副教授、王新龙教授和王恩波教授(共同通讯作者)的指导下,在国际顶级期刊Chem. Soc. Rev.上发表了文章:Polyoxometalates in dye-sensitized solar cells。这篇综述以该研究团队在多酸基太阳能电池领域近十年的研究工作和同行专家的相关工作为基础,对多酸在DSSCs领域的重要应用进行了综述,并深入探讨了多酸的电子结构与性能的重要规律和关系。该综述的发表标志着我校多酸基太阳能电池的研究工作获得了国际同行的广泛关注和认可。该研究工作受到国家自然科学基金重点项目和面上项目等多项基金支持。 东北师范大学化学学院王恩波教授与陈维林副教授多年来一直从事多酸基光电材料的合成及其在太阳能电池领域的应用等相关研究工作,研究团队近五年在Angew. Chem. Int. Ed.、J. Mater. Chem. A、Chem. Commun.、ACS Appl. Mater. Interfaces、Chemsuchem、J. Power Sources等国际期刊发表SCI论文40余篇,研究工作受到同行权威专家的高度认可。
自从Pope和Müller于1991年对POM进行重新研究以来,POM化学经历了爆炸式增长。由于其无与伦比的物理和化学性质,POM的开发已从单一的合成化学转变为多功能应用化学。将POM应用于DSSC的研究取得了令人振奋的新发现,显示了它们在解决未来能源问题方面的前景。本综述总结了基于我们和其他课题组POM在DSSC领域应用的重要工作。POM可作为DSSC的光敏剂和共敏剂,它们既能接受电子,又能提供电子而用作光阳极。此外,它们优异的氧化还原性能使它们可用作DSSC对电极和电解质的催化剂。总之,POM较强的电子受体性质,可调节的能带结构,宽的光谱吸收,优异的稳定性,低成本,优异的光电催化活性和其他特性意味着它们可以用于DSSC的不同部分以优化电池的性能。我们的最新研究表明,POM可以通过静电相互作用与雨滴阳离子(the cations of raindrops)形成双电层,从而产生电信号。随着雨滴的持续滴落在充放电过程中获得持续电流。我们还发现POM可用于具有DSSC的p-n异质结压电器件中,以制造透明压电双功能太阳能电池,这两个工作也即将发表。尽管多酸在DSSC中有重要应用,但仍有一些问题需要解决: - 基于POM的DSSC的电子传输机制是什么?
- POM作为无机光敏剂或共敏剂开发的瓶颈是什么?
- 如何将POM和半导体以共价键或配位键形式结合?
- POM的形态和尺寸对DSSC的影响是什么?
文章链接:Polyoxometalates in dye-sensitized solar cells. (Chem. Soc. Rev., DOI: 10.1039/c8cs00559a)
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