三氧化钨用于太阳能电池

染料敏化太阳能电池和有机-无机钙钛矿太阳能电池由于具有制作工艺简单，理论能量转化效率高，成本较低等优点，是非常有发展潜力的两种新型薄膜太阳能电池。经过世界各国科学家的不断努力，目前DSCs和PSCs的能量转化效率(PCE)分别达到了13%和19%。DSCs中的对电极和PSCs中的背电极是整个光伏器件结构中重要的组成部分，除了形成整个电池回路的作用之外，它们分别起着催化还原电解质中氧化态组分和收集空穴的作用。DSCs对电极催化材料通常为Pt，PSCs背电极通常为Au或者Ag。

然而，这些材料的使用存在诸多问题。首先，Pt、Au、Ag是贵金属，价格昂贵且储量有限，势必影响到未来的大规模生产。其次，Pt对电极易被DSCs电解质中的I-/I3腐蚀，而Ag背电极在PSCs中容易被有机-无机钙钛矿腐蚀，因此影响了DSCs和PSCs的稳定性。为了提高稳定性以及降低DSCs、PSCs成本，需要开发出高效、低成本、耐腐蚀的非贵金属对电极和背电极材料。同时需要深入研究电池材料在器件中的作用和催化机制以及影响因素，以便为新材料的开发提供一定理论的指导意义。

实验研究出新型高效低成本的三氧化钨对电极，从化学组成、形貌、表面结构三个重要的角度深入研究了其对催化和DSCs性能的影响机制。为了进一步降低电池的成本、提高稳定性，成功制备了基于廉价碳材料的Pt-free和ITO-free的柔性三氧化钨对电极并研究了其在拟固态电解质中的催化和DSCs性能。同时将上述廉价碳材料经过简易的溶剂交换法，制备了适合有机-无机钙钛矿太阳能电池体系的低温导电碳浆，从而成功构建了基于碳背电极的HTM-free和Metal-free的介观异质结钙钛矿太阳能电池和平板异质结钙钛矿太阳能电池，并详细研究了两种器件的光电性能、界面电子-空穴分离与收集、长期稳定性等问题。