TiO_2/PW_(12)復合薄膜染料敏化太陽能電池的制備及性能研究

【摘要】：摘要：染料敏化太陽能電池(DSSC)以其優(yōu)良的光電轉(zhuǎn)換效率和低廉的成本在科學研究和實際應用方面成為研究熱點,而二氧化鈦(TiO2)納無序堆積電子傳輸慢,為提高TiO2薄膜的電子傳輸性能和光電轉(zhuǎn)換效率以及避免使用昂貴的釕系配合物染料,本論文主要研究了兩步法制備TiO2復合薄膜,有機非金屬吲哚類染料D102敏化的染料敏化太陽能電池性能。 1、制備PW12-TiO2粉體,PW12-TiO2和TiO2按比例稱取,加入溶劑、分散劑、粘結(jié)劑、造孔劑等制備漿料,通過刮涂法得到PW12/TiO2薄膜,并通過場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)、X-射線衍射(XRD)、電化學分析等手段進行了形貌、光吸收性質(zhì)及D102染料敏化后組裝的太陽能電池性能的研究。研究表明：PW12-TiO2粉體為20nm顆粒,TiO2以銳鈦礦為主,Keggin型磷鎢酸結(jié)構(gòu)保持。兩步法制備的PW12/TiO2薄膜,磷鎢酸的引入不改變TiO2薄膜的形貌和結(jié)構(gòu),促進了電子在薄膜內(nèi)部的傳輸和電子空穴的分離,降低了電子在薄膜中傳輸阻力,提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。DSSC電池開路電壓基本保持不變,短路電流密度有較大提高,最大短路電流密度為9.52mA cm-2,最高總能量轉(zhuǎn)換效率η=3.5%,比相同條件下純TiO2分別提高了66%和75%。 2、先制備WO3-TiO2粉體,按比例稱取PW12-TiO2和WO3-TiO2粉體與TiO2,加入溶劑、分散劑、粘結(jié)劑、造孔劑等制備漿料,通過刮涂法得到PW12/WO3/TiO2薄膜,研究了薄膜的形貌、光吸收性質(zhì)及組裝的DSSC性能。研究表明,PW]2-TiO2和WO3-TiO2共同復合減少了電子空穴復合,降低了電子在薄膜中傳輸電阻,促進了電子在薄膜中的傳輸,提高了電子注入效率和電子收集效率。PW12/WO3/TiO2薄膜電池性能優(yōu)于TiO2薄膜,最大電池短路電流密度比純TiO2提高了約1.3倍；PW12/WO3/TiO2光電轉(zhuǎn)換效率最高為5.0%,比相同條件下純TiO2提高了1.5倍。圖27幅,表8個,參考文獻93篇。 【關(guān)鍵詞】：TiO_2 復合粉體 復合 D102染料 染料敏化太陽能電池
【學位授予單位】：中南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4;O611.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 染料敏化太陽能電池結(jié)構(gòu)與原理10-11
• 1.3 染料敏化太陽能電池發(fā)展及現(xiàn)狀11-15
• 1.3.1 光陽極12
• 1.3.2 敏化染料12-14
• 1.3.3 對電極14-15
• 1.3.4 電解質(zhì)體系15
• 1.4 TiO_2薄膜光陽極研究進展15-18
• 1.4.1 TiO_2納米晶粒薄膜15-16
• 1.4.2 TiO_2一維納米結(jié)構(gòu)薄膜16
• 1.4.3 TiO_2離子摻雜薄膜16-17
• 1.4.4 TiO_2量子點敏化納米薄膜17
• 1.4.5 TiO_2納米復合物薄膜17-18
• 1.5 論文選題意義與研究內(nèi)容18-20
• 2 實驗與測試方法20-27
• 2.1 實驗儀器設備、實驗試劑20-21
• 2.2 FTO導電玻璃預處理21-22
• 2.3 復合粉體及TiO_2光陽極的制備22-23
• 2.4 染料敏化太陽能電池的組裝23-24
• 2.5 復合粉體與TiO_2薄膜表征24-25
• 2.5.1 組成結(jié)構(gòu)表征24-25
• 2.5.2 光吸收性質(zhì)表征25
• 2.5.3 掃描電鏡與透射電鏡25
• 2.6 DSSC電池的性能測試25-27
• 2.6.1 電池的Ⅰ-Ⅴ曲線25-26
• 2.6.2 單色光光電轉(zhuǎn)換效率26
• 2.6.3 交流阻抗26-27
• 3 PW_(12)/TiO_2染料敏化太陽能薄膜電池的制備及性能研究27-40
• 3.1 前言27
• 3.2 實驗部分27-28
• 3.2.1 PW_(12)-TiO_2粉體的制備27
• 3.2.2 PW_(12)/TiO_2薄膜的制備27-28
• 3.2.3 基于PW_(12)/TiO_2薄膜的DSSC的組裝28
• 3.3 PW_(12)-TiO_2粉體和PW_(12)/TiO_2薄膜的表征28-35
• 3.3.1 PW_(12)-TiO_2粉體的表征28-32
• 3.3.2 PW_(12)/TiO_2薄膜的表征32-35
• 3.4 DSSC性能測試與分析35-39
• 3.4.1 DSSC的Ⅰ-Ⅴ曲線與分析35-36
• 3.4.2 DSSC的IPCE測試與分析36-37
• 3.4.3 DSSC的EIS測試與分析37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 PW_(12)/WO_3/TiO_2染料敏化太陽能薄膜電池的制備及性能研究40-51
• 4.1 前言40
• 4.2 實驗部分40-41
• 4.2.1 WO_3-TiO_2粉體的制備40-41
• 4.2.2 PW_(12)/WO_3/TiO_2薄膜的制備41
• 4.2.3 基于PW_(12)/WO_3/TiO_2薄膜的DSSC的組裝41
• 4.3 WO_3-TiO_2粉體和PW_(12)/WO_3/TiO_2薄膜的表征41-47
• 4.3.1 WO_3-TiO_2粉體的表征41-44
• 4.3.2 PW_(12)/WO_3/TiO_2薄膜的表征44-47
• 4.4 DSSC性能測試與分析47-50
• 4.4.1 DSSC的Ⅰ-Ⅴ曲線與分析47-48
• 4.4.2 DSSC的IPCE測試與分析48-49
• 4.4.3 DSSC的EIS測試與分析49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 5 結(jié)論51-52
• 參考文獻52-60
• 攻讀學位期間主要的研究成果60-61
• 致謝61

您可以在本站搜索以下學術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

染料敏化太陽電池相間電荷傳輸行為的機理研究    戴松元;寇東星;劉偉慶;

Electron transport in dye-sensitized solar cells based on TiO_2 nanowires    JIAO XingJian;WANG Xiao;LI Xin;CHEN HuiYuan;WANG Gang;LI JianBao;LIN Hong;

不同結(jié)構(gòu)的氧化鈦納米金復合薄膜的光伏特性    苑琪;陳雪景;王京濤;翟錦;

二氧化鈦基納米材料及其在清潔能源技術(shù)中的研究進展    張青紅;

介孔SO_4~(2-)/W-TiO_2@SiO_2可見光催化劑的制備及催化性能    占昌朝;鐘明強;陳楓;楊晉濤;曹小華;張旭;劉濤;

Simply synthesized TiO_2 nanorods as an effective scattering layer for quantum dot sensitized solar cells    Mahmoud Samadpour;Azam Iraji zad;Mehdi Molaei;

表面修飾的TiO_2太陽能電池界面特性研究    李艷;莊全超;王洪濤;吳文偉;趙宇龍;強穎懷;

鉍基納米結(jié)構(gòu)的可控合成及其光催化性能研究    崔占奎

二噻吩并吡咯類新型染料的合成及其在染料敏化太陽能電池中的應用研究    張海

以氧化鋅為基礎(chǔ)的納米結(jié)構(gòu)的膜以及其在染料敏化太陽能電池中的應用    FODJOUONG GHISLAIN JOEL

雙向/三向共軛延長鏈吩噻嗪染料的合成及其光伏性能研究    Zafar Iqbal（成遠高）

ZnO光電極微納結(jié)構(gòu)設計及界面電荷復合機制    樓燕燕

V_2O_5-WO_3/TiO_2及其F摻雜催化劑的制備、脫硝特性與應用研究    張舒樂

金屬離子摻雜及表面硫酸化改性介孔TiO_2@SiO_2制備、表征及其光催化性能研究    占昌朝

染料敏化太陽電池的電子傳輸—復合模型與等效電路解析及其性能優(yōu)化    王磊

TiO_2納米管的結(jié)構(gòu)修飾、改性及敏化太陽電池的研究    楊祚寶

量子點敏化TiO_2納米晶太陽能電池的電極結(jié)構(gòu)與性能研究    隋小濤

WO_3/TiO_2復合納米光催化材料制備及其光催化性能研究    劉陽

CdS/TiO_2納米管的制備及其光解水制氫研究    沈菊

基于納米Ag表面共激振效應的可見光活性光催化劑研究    楊琳

低維半導體納米材料（ZnO、TiO_2）的合成與研究    陳鵬

層狀雙氫氧化物負載的可見光響應光催化材料的制備與性能研究    崔顯爐

自制反應器內(nèi)P/TiO_2光催化降解甲醛的影響因素研究    劉淑娟

二氧化鈦及鈦酸鹽雜化納米結(jié)構(gòu)的設計合成    薛秀冬

鈣鈦礦結(jié)構(gòu)K_2La_2Ti_3O_（10）的制備、表征及其光催化分解水制氫性能研究    陳之善

云母負載氧化鈦合成工藝及光催化性能的研究    楊哲昭

TiO_2包覆上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的制備及其可見光催化性能的研究    高鵬