染料敏化太陽能電池光陽極材料的制備與優(yōu)化

【摘要】：價(jià)格低廉、制備簡(jiǎn)單及光電轉(zhuǎn)換效率高的染料敏化太陽能電池（簡(jiǎn)稱DSSC）已經(jīng)開始走向市場(chǎng)。全面商業(yè)化的關(guān)鍵是如何進(jìn)一步提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。多孔二氧化鈦（TiO2）光陽極只能對(duì)波長(zhǎng)小于387nm的紫外光進(jìn)行吸收，而其表面吸附的明星染料N719也僅能吸收太陽光中300~800nm范圍內(nèi)的光譜，但太陽光中大部分紅外和紫外區(qū)域的光并沒有被利用起來。因而，如果可以把這部分的光利用起來，對(duì)電池光電轉(zhuǎn)換效率的提升必然有重大意義。 本文通過TiCl4水解法制備TiO2納米大顆粒，利用XRD、SEM、BET對(duì)TiO2納米大顆粒進(jìn)行了表征分析，并摸索了制備染料敏化太陽能電池的方法。 通過溶劑熱法和均相共沉淀法分別制備出了熱電材料Bi2Te3納米晶和發(fā)光粉Gd2O3:Tb3+納米晶，利用XRD、SEM、TEM、EDS等手段對(duì)其進(jìn)行表征分析。然后分別加入染料敏化太陽能電池的吸附層中，組裝成新型的DSSC，并優(yōu)化其摻雜量，得到最佳值。同時(shí)在Gd2O3:Tb3+優(yōu)化后的摻雜量上，調(diào)節(jié)Gd32O3:Tb+中不同的Tb3+摩爾百分比對(duì)電池效率提升進(jìn)行了優(yōu)化。測(cè)試結(jié)果如下: 1）當(dāng)電池吸附層中的Bi2Te3占Bi2Te3和TiO2總質(zhì)量的0.89%時(shí)，電池的光電轉(zhuǎn)換效率最大。在模擬太陽光（AM1.5）照射下，效率達(dá)到了4.78%，比傳統(tǒng)電池提高了8.39%。 2）當(dāng)吸附層中Gd2O3:Tb3+（5%）摻雜量達(dá)到Gd與Ti原子比10:100時(shí)，電池的光電轉(zhuǎn)換效率最大，在模擬太陽光（AM1.5）的照射下，達(dá)到5.48%，比傳統(tǒng)的電池提高了24.3%。 3）選擇Tb3+摩爾百分比分別為5%、10%和15%的發(fā)光粉Gd2O3:Tb3+，按Gd與Ti原子比10:100分別摻雜，并優(yōu)化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在模擬太陽光（AM1.5）的照射下，摻入Gd2O3:Tb3+10%的電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到5.90%，比傳統(tǒng)的電池提高了33.79%。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 Bi32Te3 Gd2O3:Tb+ 光譜吸收范圍
【學(xué)位授予單位】：溫州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 太陽能電池研究綜述11-12
• 1.3 染料敏化太陽能電池12-23
• 1.3.1 染料敏化太陽能電池結(jié)構(gòu)、工作原理與測(cè)試參數(shù)12-15
• 1.3.2 染料敏化太陽能電池結(jié)構(gòu)及材料15-23
• 1.4 選題背景與研究?jī)?nèi)容23-24
• 第二章 TiO_2納米大顆粒制備與染料敏化太陽能電池的組裝24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備24-26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)部分26-27
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析27-31
• 2.5 小結(jié)31-32
• 第三章 熱電材料 Bi_2Te_3摻雜電池的改性32-42
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實(shí)驗(yàn)藥品與設(shè)備34-35
• 3.3 實(shí)驗(yàn)部分35
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析35-39
• 3.5 小結(jié)39-42
• 第四章 發(fā)光粉 Gd_2O_3:Tb~(3+)及其電池?fù)诫s42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)藥品與設(shè)備42-43
• 4.3 實(shí)驗(yàn)部分43-44
• 4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析44-50
• 4.5 小結(jié)50-52
• 第五章 總結(jié)與展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 致謝60-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文62

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