納米二氧化鈦制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用

【摘要】：本論文以納米TiO2的制備和所組裝染料敏化太陽能電池(DSSC)的性能研究為課題方向。論文主要內(nèi)容如下： 1)以鈦酸四丁哺或異丙氧醇鈦為鈦源前驅(qū)體,在有無四甲基氫氧化銨為添加劑的條件下,分別制備出TiO2聚集球、納米棒和花狀,并對其形貌和結(jié)晶進行了表征。實驗制備的TiO2聚集球直徑在700-900nm范圍內(nèi)；Ti02納米棒長度在300-600nm范圍內(nèi),直徑約為60-100nm；聚集球和納米棒為銳鈦礦晶型；TiO2花狀直徑約為1-2微米,基本為銳鈦礦晶型。 2)對制備的不同形貌納米TiO2薄膜(薄膜厚度3微米左右)進行光散射性能測試。實驗發(fā)現(xiàn)花狀薄膜的光散射性能最好,在400nm左右漫反射率達到最大,接近100%。聚集球薄膜的漫反射率在400nnm處約為30%?；畋∧ず途奂虮∧さ墓馍⑸湫跃阮w粒薄膜好,這主要是山薄膜的大尺寸效應(yīng)造成。 3)對不同形貌納米TiO2所組裝DSSC的性能進行了測試。聚集球薄膜電池的光電轉(zhuǎn)換效率達7.11%。純花狀薄膜電池的光電性能偏低,實驗采用花狀與聚集球的混合膜為光陽極材料,電池光電轉(zhuǎn)換效率最終達到7.62%。納米棒薄膜電極的電子傳輸性能優(yōu)于聚集球薄膜,納米棒長度越長,薄膜電極的電子傳輸性能越優(yōu)異。 4)研究了聚集球薄膜和花狀與聚集球混合膜的高粘度電解質(zhì)電池性能。與小顆粒薄膜相比,聚集球和混合膜的光電轉(zhuǎn)換效率明顯提高,這主要是由高粘度電解質(zhì)在其薄膜的滲透能力較強造成。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 光陽極 TiO_2 花狀 聚集球
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 緒論16-32
• 1.1 前言16
• 1.2 染料敏化太陽能電池(DSSC)概述16-24
• 1.2.1 DSSC的發(fā)展17
• 1.2.2 染料敏化太陽能電池的構(gòu)成及工作機理17-22
• 1.2.3 染料敏化太陽能電池的光電性能評價22-24
• 1.3 TiO_2作為光陽極材料對DSSC光電性能的影響24-26
• 1.3.1 TiO_2形貌和晶型對DSSC光電性能的影響25
• 1.3.2 TiO_2薄膜結(jié)構(gòu)對DSSC光電性能的影響25-26
• 1.4 TiO_2薄膜的光散射效應(yīng)及其對DSSC性能的影響26-27
• 1.5 納米二氧化鈦的制備27-29
• 1.5.1 TiO_2聚集球的制備28
• 1.5.2 TiO_2納米棒的制備28-29
• 1.5.3 TiO_2花狀的制備29
• 1.6 本課題的設(shè)想29
• 1.7 課題主要內(nèi)容和研究方案29-32
• 第二章 不同形貌納米TiO_2的制備32-50
• 2.1 引言32-33
• 2.2 實驗部分33-35
• 2.2.1 實驗藥品與實驗儀器33-34
• 2.2.2 不同形貌TiO_2的制備34-35
• 2.3 形貌表征與品型測試35-36
• 2.4 結(jié)果與討論36-48
• 2.4.1 TiO_2聚集球的制備36-37
• 2.4.2 TiO_2納米棒的制備37-43
• 2.4.3 TiO_2花狀的制備43-46
• 2.4.4 TiO_2的結(jié)晶表征46-48
• 2.5 本章小結(jié)48-50
• 第三章 不同形貌納米TiO_2薄膜的光散射性能測試50-54
• 3.1 引言50
• 3.2 實驗部分50-51
• 3.2.1 實驗藥品與實驗儀器50
• 3.2.2 測試樣品的制備50-51
• 3.2.3 光散射性能的測試51
• 3.3 光散射性能測試結(jié)果51-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第四章 TiO_2薄膜電極在DSSC中的應(yīng)用54-72
• 4.1 引言54
• 4.2 實驗部分54-56
• 4.2.1 實驗藥品與實驗儀器54-55
• 4.2.2 染料敏化TiO_2薄膜電極的制備55-56
• 4.2.3 DSSC的組裝56
• 4.3 性能測試56-58
• 4.3.1 染料吸附量的測量57
• 4.3.2 強度調(diào)制光電流譜(IMPS)的測量57
• 4.3.3 DSSC的光電性能(I-V曲線)測試57-58
• 4.3.4 入射單色光光量子產(chǎn)率(IPCE)的測量58
• 4.3.5 電化學(xué)阻抗測試58
• 4.4 結(jié)果與討論58-70
• 4.4.1 TiO_2聚集球和花狀組成DSSC的光電性能分析58-60
• 4.4.2 花狀與小顆?；旌夏ひ簯B(tài)電解液電池的性能分析60-62
• 4.4.3 花狀與聚集球混合膜液態(tài)電解液電池的性能分析62-63
• 4.4.4 花狀與聚集球混合膜高粘度電解質(zhì)電池的光電性能分析63-68
• 4.4.5 TiO_2納米棒和聚集球的強度調(diào)制光電流譜(IMPS)分析68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第五章 結(jié)論72-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-80
• 研究成果及發(fā)表的論文80-82
• 作者及導(dǎo)師簡介82-83
• 附件83-84

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