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太阳能是一种清洁能源，而且取之不尽用之不竭。太阳能电池能通过简单的光电效应把光能转化成电能，具有非常重要的应用价值，太阳能电池技术的推广能有效的缓解当前世界的能源危机。敏化类太阳能电池作为第三代太阳能电池，具有材料环保、成本低和转化效率高的特点，在未来应用上具有巨大的发展潜力。 一方面本课题组博士生柯维俊、在秦平力、曾玮博士、雷红伟、陶洪、王静等研究生的协助下，以半透明的硫化铜纳米薄片做量子点敏化太阳能电池的对电极，这种纳米结构的硫化铜具有很好的催化活性。同时以量子点作为敏化剂对太阳光具有很好的吸收，所以获得了较为理想的光电转化效率，更重要的是由于这种硫化铜对电极是半透明的，所以实现了双面入光，成功制备出了一种高效的双面量子点敏化的太阳能电池。该研究成果发表在荷兰Elsevier Science出版的《Journal of Power Sources》(2014, 248:809–815)杂志上。 另一方面本课题组博士生柯维俊、在秦平力博士、陶洪、王静、雷红伟、刘琴等研究生的协助下，还在镍泡沫上低温水热原位生长了纳米网状结构的硫化镍做染料敏化太阳能电池的对电极。这种对电极没有使用传统的导电玻璃FTO和贵金属铂，制作过程非常简单。镍泡沫既是反应的原材料也做导电衬底，表现出极好的催化性能，所以取得了较高的效率。该研究成果发表在美国化学学会出版的权威刊物《ACS-Applied Materials & Interfaces》(2014, 6, 5525−5530)上。这些工作得到了国家973计划（2011CB933300）和武汉科技局研究项目(2013010501010141)的支持。 图（a）双面量子点敏化太阳能电池结构示意图；（b）纳米硫化铜薄片电镜图片；（c）基于硫化镍为对电极的染料敏化太阳能电池结构示意图；（d）镍泡沫原位生长硫化镍电镜图片。

半导体发光二极管（Light-emitting Diode，LED）具有节能、环保、防震、便携等特点，在显示和照明领域具有非常重要的应用价值。作为第三代半导体的氧化锌（ZnO）材料，具有宽禁带和高激子束缚能的特点，被认为是实现室温下低阈值短波长发光器件的理想材料。 本课题组博士生龙浩、在李颂战博士、莫小明、王皓宁、陈昭博士生等的协助下，同台湾大学冯哲川教授课题组合作，以晶格匹配的p型氮化镓（GaN）作为衬底，制备了ZnO基异质结LED。通过加入HfO2电子阻挡层，提高了发光强度；进一步创新性地引入Ta2O5材料作为空穴阻挡层，形成了非对称的双异质结结构。该结构有效的抑制了载流子从ZnO有源层中溢出，极大地提高了LED电致发光性能。器件经过160小时持续工作后，光衰小于30%。器件寿命在国内外已报道的ZnO发光器件领域，处于较高水平。 该研究成果发表在美国光学学会（OSA）创办管理的光学专业权威期刊《Optics Express》(2014, 22(S3):A833–A841)上。 该工作得到了国家973计划（2011CB933300）、国家自然科学基金（61376013, J1210061）和武汉市科技攻关计划（2013010501010141）的支持。 图（a）ZnO基非对称双异质结LED结构示意图；（b）LED能带结构图；（c）电致发光光谱

染料敏化电池是新一代的光伏电池，它具备成本低廉、易于制备等优势，在光伏器件领域有着较大的应用价值。而纤维状染料敏化电池由于其柔性可编织以及三维捕光的特点得到了广泛的关注。这种新型柔性纤维基可编织光伏器件的研究已经被纳入“973”国家重点基础研究发展计划中。 本课题组博士生陶洪、在曾玮博士、柯维俊博士生、王静硕士生等的协助下，在纤维状钛丝基底上面原位生长了TiO2纳米网格状结构，备了纤维状的染料敏化电池。利用此结构的TiO2层作为金属基底和二氧化钛纳米颗粒光阳极之间的界面层，提高了光阳极内部的电子传输性能。这种改性方式能增加纤维状染料敏化电池的电子寿命，较大的提高了电池的效率。经改性，纤维状染料敏化电池的效率从2.56%提高到4.64%。 该研究成果发表在电化学国际权威刊物Journal of Power Sources（vol. 245, pp. 59-65, 2014) 上，并申请了国家发明专利。该工作得到了国家973计划（2011CB933300）、国家自然科学基金（61376013, J1210061）和武汉市科技攻关计划（2013010501010141）的支持。   图（a）纤维状染料敏化电池示意图；（b，c）纤维状染料敏化电池实物图； （d）网格状TiO2层扫描电镜图；(e)电流密度-电压曲线图