基于銀表面等離子體共振增強(qiáng)TiO_2、ZnO染料敏化太陽(yáng)能電池的光電性能

【摘要】：作為一種新型的太陽(yáng)能電池，染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)因其低成本、高轉(zhuǎn)換效率以及相對(duì)于傳統(tǒng)的硅電池較為簡(jiǎn)便的制備工藝而受到廣泛關(guān)注。目前，DSSC的最高轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破15%，但是，要想轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用還需進(jìn)一步改善。光陽(yáng)極是吸收太陽(yáng)光和產(chǎn)生光生激子的地方，它對(duì)太陽(yáng)光的利用率直接影響著DSSC的光電性能。光陽(yáng)極所用的半導(dǎo)體材料對(duì)太陽(yáng)光的吸收主要在紫外區(qū)，用染料敏化后可以將吸收范圍向可見(jiàn)光區(qū)域拓展，但整體的吸光度仍偏低。Ag納米粒子的表面等離子體效應(yīng)是一種非常理想的改善光吸收方法，它通過(guò)Ag粒子對(duì)入射光的有效光散射和光俘獲，來(lái)增強(qiáng)染料對(duì)光的吸收，從而提高DSSC的光電性能。但是，通常所用的制備Ag納米粒子的方法不夠簡(jiǎn)潔，且耗時(shí)較長(zhǎng)。為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化制備工藝、縮短反應(yīng)時(shí)間，本論文探索了一種快捷的制備方法在光陽(yáng)極上沉積Ag納米粒子，達(dá)到增強(qiáng)DSSC光電性能的目的。 論文中分別采用TiO2納米晶薄膜和ZnO納米棒陣列作為光陽(yáng)極，對(duì)比了兩種不同方法沉積的Ag納米粒子對(duì)電池性能的影響，并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中摸索出了最佳的Ag納米粒子負(fù)載量。 采用刮涂法在導(dǎo)電玻璃基底上制備出了厚度約為10μm的介孔TiO2納米晶薄膜，然后，然后分別用葡萄糖還原銀氨溶液和葡萄糖還原AgNO3的方法在TiO2薄膜上沉積Ag納米粒子作為光陽(yáng)極，組裝成DSSC測(cè)試光電性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用葡萄糖還原銀氨溶液的方法對(duì)TiO2光陽(yáng)極進(jìn)行摻雜，電池達(dá)到最佳值時(shí)所需的AgNO3濃度為1mM，反應(yīng)時(shí)間為1min，電池最高光電轉(zhuǎn)換效率為5.2%，相比純TiO2染料敏化太陽(yáng)能電池(4.3%)提高了23%；而葡萄糖還原AgNO3的方法，電池達(dá)到最佳值時(shí)所需的AgNO3濃度為50mM，所需時(shí)間為20min，電池最高光電轉(zhuǎn)換效率為4.9%，提高了12%。 用溶膠法制備了長(zhǎng)度約為2μm，直徑約為100nm的ZnO納米棒陣列，用葡萄糖還原銀氨溶液和葡萄糖還原AgNO3的方法分別對(duì)ZnO進(jìn)行Ag粒子摻雜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用葡萄糖還原銀氨溶液的方法，電池效率達(dá)到最佳值時(shí)所需的AgNO3濃度為0.1mM，反應(yīng)時(shí)間為1min，電池最高光電轉(zhuǎn)換效率為0.31%，相比純ZnO納米棒電池(0.2%)提高了55%；采用葡萄糖還原AgNO3的方法，電池達(dá)到最佳值時(shí)所需的AgNO3濃度為1mM，所需時(shí)間為5min，電池最高光電轉(zhuǎn)換效率為0.27%，提高了35%。 利用葡萄糖還原銀氨溶液在電極上負(fù)載Ag納米粒子，既降低了AgNO3的消耗量，又極大的節(jié)約了反應(yīng)時(shí)間，并且該反應(yīng)在室溫下就可以進(jìn)行，對(duì)反應(yīng)條件要求低。與通常所用的還原反應(yīng)相比，葡萄糖還原銀氨溶液法制備的Ag納米粒子對(duì)電池性能的提高更為明顯。這種快捷高效的方法為制備等離子體增強(qiáng)染料敏化太陽(yáng)能電池提供了一種新的途徑。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽(yáng)能電池 表面等離子體 銀氨溶液 TiO2 ZnO
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(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5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的發(fā)展及研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 染料敏化太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理11-13
• 1.2.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的性能參數(shù)13-14
• 1.2.3 染料敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展14-17
• 1.3 表面等離子體在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用17-20
• 1.3.1 表面等離子體的形成及其特性17-18
• 1.3.2 表面等離子體效應(yīng)的應(yīng)用18-20
• 1.4 課題的研究目的及意義20-22
• 第二章 銀沉積 TiO_2光陽(yáng)極的制備及光電性能研究22-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分23-27
• 2.2.1 光陽(yáng)極的制備23-25
• 2.2.2 Ag納米粒子的保護(hù)處理25
• 2.2.3 染料吸附25-26
• 2.2.4 電解質(zhì)26
• 2.2.5 對(duì)電極的制備26
• 2.2.6 電池的組裝26-27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論27-37
• 2.3.1 葡萄糖還原銀氨溶液生成的 Ag 納米粒子對(duì)電池性能的影響27-32
• 2.3.2 葡萄糖還原 AgNO_3生成的 Ag 納米粒子對(duì)電池性能的影響32-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第三章 銀沉積 ZNO 光陽(yáng)極的制備及光電性能研究38-51
• 3.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器38-39
• 3.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程39-41
• 3.2.1 生長(zhǎng) ZnO 納米棒陣列39-40
• 3.2.2 Ag納米粒子的負(fù)載40
• 3.2.3 Ag納米粒子的保護(hù)處理40-41
• 3.2.4 染料吸附41
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論41-49
• 3.3.1 葡萄糖還原銀氨溶液生成的 Ag 納米粒子對(duì)電池性能的影響41-46
• 3.3.2 葡萄糖還原 AgNO_3生成的 Ag 納米粒子對(duì)電池性能的影響46-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第四章 結(jié)論51-52
• 參考文獻(xiàn)52-58
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明58-59
• 致謝59-60

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

染料敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展    陳煒,孫曉丹,李恒德,翁端

納米晶體化學(xué)太陽(yáng)電池的研究    戴松元,王孔嘉,鄔欽崇,王瑜

室溫合成金紅石TiO_2及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用(英文)    劉佳;楊浩田;張敬波;周曉文;林原;

表面等離子體亞波長(zhǎng)光學(xué)原理和新穎效應(yīng)    顧本源;

不同摻雜比例對(duì)In摻雜CdS量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)電池的影響    周烽;鄒小平;周洪全;

DSSC太陽(yáng)能電池    白素貞;楊維春;

敏化納米晶TiO_2太陽(yáng)電池的光電轉(zhuǎn)換研究    余啟名,柳閩生,余淑嫻,張康華

大面積染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)組件設(shè)計(jì)與性能測(cè)試    南輝;王剛;楊桂軍;

納米薄膜對(duì)敏化太陽(yáng)能電池光電效率的影響    南輝;王剛;林紅;韋浩民;楊桂軍;陳慧媛;陳夏凱;

染料的結(jié)構(gòu)對(duì)太陽(yáng)電池性能的影響    胡智學(xué);

一種苝二酰亞胺衍生物的高產(chǎn)率合成方法    馬永山;吳俊森;賈祥鳳;常乃豐;

染料敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展    陳煒,孫曉丹,李恒德,翁端

表面等離子體激元研究進(jìn)展    李娜;倪曉昌;王彬;栗巖峰;李彤;李毅;宋振明;

染料敏化太陽(yáng)電池中固體電解質(zhì)研究進(jìn)展    葉宏偉,陳紅征,汪茫

低價(jià)太陽(yáng)電池的研制及未來(lái)發(fā)展前景    戴松元;徐煒煒;翁堅(jiān);肖尚鋒;黃陽(yáng);陳雙宏;胡林華;王孔嘉;

負(fù)載型TiO_2/ACF光催化劑的制備及其催化性能表征    趙毅;韓靜;

染料敏化太陽(yáng)電池光陽(yáng)極薄膜的研究進(jìn)展    郭曉偉;陳改榮;王輝;苗超林;苗郁;曹志民;

染料敏化納米二氧化鈦薄膜太陽(yáng)能電池中的電荷復(fù)合    張哲;葛偉杰;周保學(xué);蔡俊;蔡偉民;

納米二氧化鈦光陽(yáng)極材料控制合成及光電化學(xué)性能    邵瑋

金屬—介質(zhì)微納復(fù)合結(jié)構(gòu)及光子器件應(yīng)用    郭欣

對(duì)稱破缺及相變對(duì)超構(gòu)材料光學(xué)性能的影響    黃萬(wàn)霞

高性能染料敏化太陽(yáng)能電池的制備與研究    李曉冬

一維ZnO、TiO_2納米陣列制備、修飾及其性能研究    胡安正

利用金屬—介質(zhì)納米結(jié)構(gòu)增強(qiáng)LED發(fā)光的FDTD數(shù)值模擬研究    趙佳

DMFC和DSSC的化學(xué)增強(qiáng)與光輔助增強(qiáng)催化    王耀瓊

金屬納米結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)研究    張青

雙D-π-A結(jié)構(gòu)芳胺類染料的合成及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究    洪艷平

亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)中的太赫茲波共振及其在成像中的應(yīng)用    丁嵐

敏化太陽(yáng)能電池中染料的合成研究    徐丹

含8-羥基喹啉的聚合金屬配合物的合成及其光伏性能    肖麗芬

染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極和對(duì)電極的研究    馮小明

咔唑類染料敏化太陽(yáng)能電池制備研究    王忠原

三苯胺類染料分子的設(shè)計(jì)合成及其光伏性能研究    張璐

納米光學(xué)天線及其在掃描近場(chǎng)探針中的應(yīng)用    董可秀

Er~（+3）摻雜TiO_2電極的染料敏化太陽(yáng)能電池的性究    李飛濤

基于表面等離激元效應(yīng)的金屬納米結(jié)構(gòu)光學(xué)特性的研究    李婷

納米結(jié)構(gòu)中表面等離激元的傳輸特性研究    尹志寧

銳鈦礦TiO_2光學(xué)性質(zhì)的摻雜改性研究    李強(qiáng)

染料敏化太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展    楊宏訓(xùn);黃妙良;韓鵬;姜奇?zhèn)?吳子豹;吳季懷;

染料敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展    趙俊鋒;陳建華;

TiO_2納米線薄膜的MgO包覆及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的性能    焦星劍;林紅;莊東填;李鑫;李建保;

染料敏化La~(3+)摻雜的TiO_2納米多孔膜光電化學(xué)    張莉,任焱杰,蔡生民

陰極修飾對(duì)染料敏化TiO_2太陽(yáng)能電池性能的改進(jìn)    范樂(lè)慶,吳季懷,黃昀昉,林建明

染料敏化太陽(yáng)能電池——神奇的人造樹(shù)葉    李雪陽(yáng);陳司漢;薛衛(wèi)東;

染料敏化太陽(yáng)電池TiO_2光陽(yáng)極研究進(jìn)展    李輝;奚紅霞;

摻雜過(guò)渡金屬離子的TiO_2復(fù)合納米粒子光催化劑──羅丹明B的光催化降解    王艷芹,張莉,程虎民,馬季銘

金屬有機(jī)類光敏劑在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用    周迪;佘希林;宋國(guó)君;

溶膠－凝膠法制備摻雜二氧化鈦薄膜及其光電性能研究    徐靈戈，黎甜楷，王淑琴，徐維并

ZnO壓敏電阻器在電源電路中的應(yīng)用及其展望    龍超蜀

ZnO避雷器無(wú)感沖擊電壓測(cè)量技術(shù)的改進(jìn)    

干燥制度對(duì)ZnO壓敏電阻片復(fù)合添加劑顆粒團(tuán)聚的影響    王玉平,李盛濤

液相摻雜法可提高ZnO壓敏電阻器的性能    王守國(guó),劉克源,霍建華,郭亞平

Zn缺陷對(duì)ZnO薄膜光學(xué)特性的影響    譚天亞;陳俊杰;單晶;江雪;吳煒;郭永新;

Zn靶與摻鋁ZnO靶共濺射制備ZnO:Al薄膜及其性能    趙聯(lián)波;劉芳洋;鄒忠;張治安;歐陽(yáng)紫靛;賴延清;李劼;劉業(yè)翔;

用離子團(tuán)簇束及反應(yīng)離子團(tuán)簇束技術(shù)沉積Zn及ZnO薄膜    楊青，朱以華，潘孝仁，任忠民，何懋祺

ZnO電阻片成型用全自動(dòng)液壓機(jī)常見(jiàn)電氣故障剖析及對(duì)策    張弘;

ZnO薄膜制備及其有機(jī)蒸汽敏感特性分析    潘國(guó)峰;何平;孫以材;程?hào)|升;

ZnO壓敏電阻器中的電容彌散    唐大海,莊嚴(yán),周方橋,陳志雄

ZnO微米花散射層在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用    范科;彭天右;顏昌建;陳俊年;李仁杰;

多孔氧化鋁模板內(nèi)的ZnO發(fā)光的頻移    阮永豐;井紅旗;黃伯賢;

水體中納米ZnO、普通ZnO及Zn~(2+)對(duì)鯽魚(yú)的生態(tài)毒性研究    李倩;范文宏;楊秀平;

溶劑熱合成高度晶化的ZnO和Zn_(1-x)Co_xO納米棒及其生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的研究    邱曉清;李莉萍;

直流反應(yīng)磁控濺射N(xiāo)摻雜p型ZnO薄膜的生長(zhǎng)及其特性    張銀珠;呂建國(guó);葉志鎮(zhèn);汪雷;趙炳輝;

ZnO量子點(diǎn)的可控合成及焙燒對(duì)產(chǎn)物形貌和氣敏性能的影響    樊發(fā)英;馮俊婷;羅瑞賢;陳靄藩;李殿卿;

ZnO壓敏電阻片的基礎(chǔ)研究和技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)    李盛濤;

染料敏化太陽(yáng)能電池用三維海膽狀ZnO微納結(jié)構(gòu)光陽(yáng)極的合成與光電轉(zhuǎn)換性能研究    張新華;陳翌慶;程銀芬;

ZnO發(fā)光量子點(diǎn)及其在生物技術(shù)中的應(yīng)用    熊煥明;

ZnO發(fā)光量子點(diǎn)在生物成像與納米載藥中的應(yīng)用    熊煥明;

摻雜ZnO光學(xué)性質(zhì)及染料敏化太陽(yáng)能電池研究    張永哲

硅基ZnO薄膜的生長(zhǎng)及ZnO：H薄膜的特性研究    李璠

基于ZnO薄膜電阻存儲(chǔ)器的制備及性能研究    毛啟楠

染料敏化太陽(yáng)能電池ZnO陽(yáng)極的修飾與光電性能的研究    張凌云

ZnO薄膜的光電性質(zhì)研究    段理

脈沖激光沉積ZnO薄膜及其性質(zhì)研究    楊義發(fā)

半導(dǎo)體ZnO新型納米結(jié)構(gòu)的理論與實(shí)驗(yàn)研究    塞亞德

ZnO薄膜的制備及其晶體管性能研究    陳韜

ZnO基合金薄膜及ZnCdO/ZnO量子阱的結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能研究    蔣杰

ZnO基半導(dǎo)體—金屬異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)    馮夏

ZnO基薄膜阻變存儲(chǔ)器的可靠性研究    陳雪平

ZnO基復(fù)合電極染料敏化太陽(yáng)能電池的制備    李天翔

基于溶液路線在Zn箔上生長(zhǎng)ZnO、ZnS、ZnO/ZnS復(fù)合納/微米陣列及其發(fā)光性質(zhì)    門(mén)英倩

電沉積ZnO納米陣列膜和ZnO/汞溴紅雜化膜及其光學(xué)和光電特性研究    占會(huì)云

Zn緩沖層對(duì)ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的影響    賈迎飛

ZnO超細(xì)納米線的合成及其光電性能研究    岳小玲

ZnO基薄膜的制備及其紫外光電導(dǎo)特性研究    孫繼偉

硅基ZnO系薄膜及其發(fā)光器件    張瑞捷

片狀ZnO單晶的制備及工業(yè)生產(chǎn)可行性論證    劉長(zhǎng)珍

ZnO量子點(diǎn)的可見(jiàn)發(fā)光機(jī)制及巰基類有機(jī)物修飾研究    韓麗麗