碳材料在染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極中的應(yīng)用研究

【摘要】：染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)由于其遠(yuǎn)低于硅太陽(yáng)能電池的制作價(jià)格以及簡(jiǎn)易的制作工藝,已引起科學(xué)家的廣泛研究。光陽(yáng)極是DSSC的核心組件之一,它不僅是染料分子的載體,而且也起著分離和傳輸電子的作用,研究組成與結(jié)構(gòu)優(yōu)異的光陽(yáng)極是提高電池性能的重要研究領(lǐng)域之一。碳納米材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與物理性質(zhì),如優(yōu)良的導(dǎo)電性和比表面積,因而被認(rèn)為是理想的電極材料。本論文基于提高光陽(yáng)極電子傳輸性能的目標(biāo),開(kāi)展了碳材料在光陽(yáng)極的應(yīng)用研究,制備了石墨烯/Ti O2和碳納米管/Ti O2復(fù)合光陽(yáng)極,主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:1.采用改進(jìn)Hummers法制備出氧化石墨并還原為石墨烯。利用強(qiáng)酸對(duì)碳納米管進(jìn)行共價(jià)鍵改性。采用二次陽(yáng)極氧化法制備出可轉(zhuǎn)移型Ti O2納米管陣列薄膜。通過(guò)XRD、FESEM、TEM、FT-IR等測(cè)試方法對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征。2.在導(dǎo)電玻璃上涂覆石墨烯層,然后旋涂Ti O2納米顆粒層制備石墨烯/Ti O2納米顆粒復(fù)合光陽(yáng)極,使電池的光電轉(zhuǎn)化效率提高了13.6%。3.首次通過(guò)摻入石墨烯的Ti O2納米顆粒漿料粘結(jié)Ti O2納米管薄膜制備光陽(yáng)極,得出最佳摻入量為0.1wt%,電池效率由4.35%提高到6.29%。4.首次將羧基化的碳納米管摻入Ti O2納米顆粒漿料后粘結(jié)Ti O2納米管薄膜制備光陽(yáng)極,當(dāng)摻入量為最佳值0.1wt%時(shí),電池效率達(dá)到最大值6.77%。本實(shí)驗(yàn)制備出的新型復(fù)合光陽(yáng)極結(jié)構(gòu),為豐富太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極結(jié)構(gòu)多樣性、提高太陽(yáng)能電池效率提供了一種新的思路。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽(yáng)能電池 TiO2納米管陣列 光陽(yáng)極 碳納米管 石墨烯
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 變量注釋表16-17
• 1 緒論17-31
• 1.1 引言17-18
• 1.2 薄膜太陽(yáng)能電池的分類18-22
• 1.3 DSSCs結(jié)構(gòu)及工作原理22-23
• 1.4 染料電池光陽(yáng)極研究現(xiàn)狀23-26
• 1.5 納米碳材料的特性及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的研究26-29
• 1.6 本文的研究意義及內(nèi)容29-31
• 2 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備與表征方法31-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器31-32
• 2.2 材料表征方法32-34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 3 TiO_2納米顆粒/石墨烯復(fù)合光陽(yáng)極制備及光電性能研究35-45
• 3.1 引言35
• 3.2 石墨烯的制備35-36
• 3.3 石墨烯的表征36-37
• 3.4 TiO_2納米顆粒/石墨烯復(fù)合光陽(yáng)極的制備37-38
• 3.5 染料敏化太陽(yáng)能電池制備38-41
• 3.6 基于TiO_2 NPs/G復(fù)合光陽(yáng)極的染料電池性能研究41-44
• 3.7 本章小結(jié)44-45
• 4 TiO_2納米管/TiO_2納米顆粒-石墨烯復(fù)合光陽(yáng)極制備及光電性能研究45-56
• 4.1 引言45-46
• 4.2 TiO_2納米管薄膜的制備46-48
• 4.3 TiO_2納米管薄膜的表征48-50
• 4.4 TiO_2納米管/TiO_2納米顆粒-石墨烯復(fù)合光陽(yáng)極制備50-51
• 4.5 TiO_2納米管/TiO_2納米顆粒-石墨烯復(fù)合光陽(yáng)極表征與電池性能研究51-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 5 TiO_2納米管/TiO_2納米顆粒-碳納米管復(fù)合光陽(yáng)極制備及光電性能研究56-66
• 5.1 引言56
• 5.2 碳納米管的共價(jià)鍵改性56-58
• 5.3 TiO_2納米管/TiO_2納米顆粒-碳納米管復(fù)合光陽(yáng)極制備58-59
• 5.4 TiO_2納米管/TiO_2納米顆粒-碳納米管復(fù)合光陽(yáng)極表征與電池性能研究59-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 6 結(jié)論66-68
• 參考文獻(xiàn)68-75
• 作者簡(jiǎn)歷75-77
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集77

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