三氧化鎢用於太陽能電池

染料敏化太陽能電池和有機-無機鈣鈦礦太陽能電池由於具有製作工藝簡單，理論能量轉化效率高，成本較低等優點，是非常有發展潛力的兩種新型薄膜太陽能電池。經過世界各國科學家的不斷努力，目前DSCs和PSCs的能量轉化效率(PCE)分別達到了13%和19%。DSCs中的對電極和PSCs中的背電極是整個光伏器件結構中重要的組成部分，除了形成整個電池回路的作用之外，它們分別起著催化還原電解質中氧化態組分和收集空穴的作用。DSCs對電極催化材料通常為Pt，PSCs背電極通常為Au或者Ag。

然而，這些材料的使用存在諸多問題。首先，Pt、Au、Ag是貴金屬，價格昂貴且儲量有限，勢必影響到未來的大規模生產。其次，Pt對電極易被DSCs電解質中的I-/I3腐蝕，而Ag背電極在PSCs中容易被有機-無機鈣鈦礦腐蝕，因此影響了DSCs和PSCs的穩定性。為了提高穩定性以及降低DSCs、PSCs成本，需要開發出高效、低成本、耐腐蝕的非貴金屬對電極和背電極材料。同時需要深入研究電池材料在器件中的作用和催化機制以及影響因素，以便為新材料的開發提供一定理論的指導意義。

實驗研究出新型高效低成本的三氧化鎢對電極，從化學組成、形貌、表面結構三個重要的角度深入研究了其對催化和DSCs性能的影響機制。為了進一步降低電池的成本、提高穩定性，成功製備了基於廉價碳材料的Pt-free和ITO-free的柔性三氧化鎢對電極並研究了其在擬固態電解質中的催化和DSCs性能。同時將上述廉價碳材料經過簡易的溶劑交換法，製備了適合有機-無機鈣鈦礦太陽能電池體系的低溫導電碳漿，從而成功構建了基於碳背電極的HTM-free和Metal-free的介觀異質結鈣鈦礦太陽能電池和平板異質結鈣鈦礦太陽能電池，並詳細研究了兩種器件的光電性能、介面電子-空穴分離與收集、長期穩定性等問題。