絲網(wǎng)印刷法制備染料敏化太陽能電池光陽極及電池組裝工藝探索

【摘要】：染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell,DSSC)的出現(xiàn)為薄膜太陽能電池的發(fā)展帶來了巨大的進(jìn)步,與其他類型的太陽能電池相比,DSSC具有性價比高、制備工藝簡便、弱光條件下光電轉(zhuǎn)換率高等明顯優(yōu)勢。所以,實(shí)現(xiàn)DSSC的商業(yè)化生產(chǎn)將是很具有價值的工作。本文以DSSC的產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo),首先為滿足DSSC的制備需求本文研究了納米TiO2的批量制備工藝;然后針對機(jī)械化設(shè)備優(yōu)化了光陽極的印刷工藝;最后對染料敏化太陽能電池的組裝工藝進(jìn)行了探索研究。主要研究內(nèi)容與結(jié)論總結(jié)如下:1.納米TiO2的批量制備工藝本文通過系統(tǒng)研究不同前驅(qū)體的pH值、水熱溫度、反應(yīng)時間等實(shí)驗(yàn)參數(shù)對TiO2的晶型、粒徑的影響,發(fā)現(xiàn)在前驅(qū)液的pH值為1.02,水熱溫度為180℃,反應(yīng)時間為10 h的實(shí)驗(yàn)條件下,制備出的納米TiO2的晶型為銳鈦礦,顆粒尺寸均勻,粒徑較小(約為20 nm)。為了能提高納米TiO2的產(chǎn)量,使所制備的納米TiO2能夠滿足后續(xù)印刷的使用需求,本文在納米TiO2的制備過程中采用了較高容積的制備裝置,所以試驗(yàn)制備出的納米TiO2產(chǎn)量可達(dá)2.5-2.6 g/次。2.光陽極的印刷工藝優(yōu)化本文經(jīng)系統(tǒng)研究DSSC光陽極印刷所使用的漿料的成分及配比,確定了最佳的漿料調(diào)配方案:納米TiO2(總質(zhì)量的19%)、乙基纖維素(TiO2質(zhì)量的40%)、聚乙二醇10000(TiO2質(zhì)量的25%)、松油醇(分散劑)。由該漿料印刷的光陽極的孔隙明顯,組裝成的電池性能較好。在印刷時,本文選擇30°作為刮刀的角度,25 kg/cm2作為刮刀壓力值。在光陽極的印刷前探索了光陽極基底的表面處理最優(yōu)參數(shù)為:浸泡溫度為70℃,時間為40 min,浸泡后采用無水乙醇沖洗并將樣品并置于管式爐中以10℃/min的升溫速率升溫至450℃,隨后緩慢降溫至室溫。而光陽極的表面處理最佳參數(shù)為:浸泡溫度為70℃,時間為40 min,之后采用無水乙醇沖洗并將樣品置于管式爐中退火。3.染料敏化太陽能電池的組裝工藝探索本文針對染料敏化太陽能電池的組裝所涉及的材料制備及電池封裝工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。首先通過實(shí)驗(yàn)確定了12小時(h)的光陽極浸泡方案。其次本文研究了低方阻ITO導(dǎo)電玻璃的制備方法及氯鉑酸(乙醇溶液)的印刷工藝。最后探索了采用EVA熱熔膠封裝電池的工藝,測試結(jié)果表明采用EVA熱熔膠封裝的電池性能優(yōu)良,所封裝的電池未出現(xiàn)電解液的泄漏等問題。 【關(guān)鍵詞】：納米TiO2 絲網(wǎng)印刷 光陽極 組裝 DSSC
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 染料敏化太陽能電池結(jié)構(gòu)及原理9-13
• 1.2 光陽極材料及其制備13-18
• 1.2.1 納米二氧化鈦的制備13-15
• 1.2.2 光陽極的制備工藝15-17
• 1.2.3 絲網(wǎng)印刷原理絲網(wǎng)印刷的應(yīng)用17
• 1.2.4 絲網(wǎng)的分類17-18
• 1.2.5 光陽極的表面處理方法18
• 1.3 染料敏化太陽能電池的組裝工藝18-22
• 1.3.1 染料敏化太陽能電池的組裝18-20
• 1.3.2 封裝材料的分類20-22
• 1.4 本論文的選題依據(jù)及主要工作22-24
• 1.4.1 本論文的選題依據(jù)22
• 1.4.2 本論文的主要工作22-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)過程與測試方法24-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)過程24-31
• 2.1.1 水熱法制備納米TiO_224-27
• 2.1.1.1 前驅(qū)液的配制25-26
• 2.1.1.2 水熱過程26
• 2.1.1.3 納米二氧化鈦的清洗26-27
• 2.1.2 絲網(wǎng)印刷法制備染料敏化太陽能電池的光陽極27-30
• 2.1.2.1 絲網(wǎng)印刷漿料的調(diào)配27-28
• 2.1.2.2 絲網(wǎng)印刷法制備光陽極28-30
• 2.1.3 染料敏化太陽能電池的組裝30-31
• 2.2 測試方法31-32
• 第3章 納米二氧化鈦的批量制備工藝32-36
• 3.1 引言32-33
• 3.2 不同條件下制備的納米二氧化鈦的的晶型分析33-35
• 3.2.1 不同前驅(qū)體的pH值條件下納米二氧化鈦的XRD分析33
• 3.2.2 不同水熱時間條件下納米二氧化鈦的XRD分析33-34
• 3.2.3 不同水熱溫度條件下納米二氧化鈦的XRD分析34-35
• 3.3 最優(yōu)參數(shù)條件下制備的納米二氧化鈦35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 染料敏化太陽能電池光陽極的印刷工藝優(yōu)化36-46
• 4.1 引言36
• 4.2 印刷漿料的調(diào)配36-41
• 4.2.1 漿料中二氧化鈦含量對膜層表面結(jié)構(gòu)的影響36-38
• 4.2.2 漿料中乙基纖維素含量、聚乙二醇含量對膜層表面結(jié)構(gòu)的影響38-41
• 4.3 染料敏化太陽能電池光陽極的絲網(wǎng)印刷41-45
• 4.3.1 基底的預(yù)處理41-42
• 4.3.2 印刷機(jī)刮刀的預(yù)處理及相關(guān)參數(shù)設(shè)定42
• 4.3.3 光陽極印刷流平時間對膜層結(jié)構(gòu)的影響42-43
• 4.3.4 光陽極的印刷次數(shù)與光陽極厚度的關(guān)系43-44
• 4.3.5 光陽極的表面處理44-45
• 4.4 本章小結(jié)45-46
• 第5章 染料敏化太陽能電池的組裝工藝探索46-53
• 5.1 引言46-47
• 5.2 染料的吸附47-48
• 5.3 電解液的配制48-49
• 5.4 染料敏化太陽能電池對電極的制備49-51
• 5.4.1 低方阻ITO導(dǎo)電玻璃的制備工藝49-50
• 5.4.2 鉑漿料的絲網(wǎng)印刷及其退火工藝50-51
• 5.5 染料敏化太陽能電池的封裝工藝探索51
• 5.6 本章小結(jié)51-53
• 第6章 總結(jié)與展望53-55
• 6.1 論文總結(jié)53-54
• 6.2 研究展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 致謝60-61
• 個人簡歷、攻讀碩士學(xué)位期間的專利申請情況61

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