水熱法可控制備TiO_2納米陣列及其在太陽能電池中的應(yīng)用

【摘要】：T102作為一種重要的無機(jī)功能型材料,具有優(yōu)越的物理化學(xué)特性,廣泛應(yīng)用于光電轉(zhuǎn)換、光催化以及光解水制氫等眾多重要領(lǐng)域。其中,一維Ti02納米陣列具有微結(jié)構(gòu)高度規(guī)律有序,載流子傳輸速率高等許多獨(dú)特、新奇的性能,成為有望替代傳統(tǒng)的TiO2納米晶成為太陽能電池的新型電極材料,是目前國內(nèi)外專家重點(diǎn)研究項(xiàng)目之一。本文用簡單易行的一步水熱法在透明導(dǎo)電玻璃FTO上制備,系統(tǒng)地研究了Ti02納米陣列薄膜制備過程中工藝參數(shù)及添加劑乙醇對納米陣列薄膜形貌及結(jié)晶度的影響規(guī)律,實(shí)現(xiàn)了Ti02納米棒陣列的可控生長,并且對其形成機(jī)理做了詳細(xì)的分析。在此基礎(chǔ)上,我們利用水熱法制備的Ti02納米棒陣列作為薄膜太陽能電池電極材料,應(yīng)用于有機(jī)無機(jī)復(fù)合太陽能電池中,并對組裝電池的光伏性能進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容如下： 1、以鈦酸四丁酯、濃鹽酸和去離子水的混合溶液為前軀體,采用水熱法在FTO導(dǎo)電玻璃上直接生長出致密、完整、取向性優(yōu)良的金紅石相Ti02納米棒陣列。 2、系統(tǒng)研究了水熱反應(yīng)時(shí)間、水熱反應(yīng)溫度以及前驅(qū)體溶液中乙醇的添加對所制備的Ti02納米棒陣列形貌和結(jié)晶性的影響規(guī)律。實(shí)現(xiàn)了用水熱法對Ti02納米材料的可控合成。 3、將水熱制備的Ti02納米棒陣列作為電子受體,組裝了以P3HT/TiO2納米棒陣列為異質(zhì)結(jié)的有機(jī)無機(jī)復(fù)合太陽能電池。并探討Ti02納米薄膜的結(jié)晶取向、形貌、密度和厚度對FTO/TiO2/P3HT/Pt兩層器件光伏性能的影響。 4、探討了有機(jī)物P層P3HT的厚度對復(fù)合電池各參數(shù)的影響。 【關(guān)鍵詞】：TiO_2納米棒陣列 水熱法 有機(jī)無機(jī)復(fù)合太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：湖北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TB383.1;TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 引言9-10
• 1.2 TiO_2納米材料的介紹10-16
• 1.2.1 TiO_2的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)10-11
• 1.2.2 TiO_2納米材料的制備11-15
• 1.2.3 TiO_2納米材料的應(yīng)用15-16
• 1.3 太陽能電池的簡介16-17
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容17-19
• 2 實(shí)驗(yàn)與測試19-22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)中所用藥品及儀器19-20
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)中所用藥品19
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器/設(shè)備19-20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)20-21
• 2.3 樣品的表征方法21-22
• 3 水熱法可控合成TiO_2納米陣列及其表征22-32
• 3.1 水熱法制備納米材料簡介22-24
• 3.1.1 水熱法及其機(jī)理22
• 3.1.2 水熱法制備納米材料22-23
• 3.1.3 水熱法發(fā)展趨勢23-24
• 3.2 水熱法在FTO上制備TiO_2納米陣列24-25
• 3.2.1 襯底FTO的清洗24
• 3.2.2 TiO_2納米陣列的制備24-25
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論25-30
• 3.3.1 水熱反應(yīng)條件對TiO_2薄膜結(jié)構(gòu)和形貌的影響25-29
• 3.3.2 TiO_2納米陣列生長機(jī)理及取向分析29-30
• 3.4 本章小結(jié)30-32
• 4 P3HT/TiO_2納米棒陣列有機(jī)無機(jī)復(fù)合太陽能電池32-46
• 4.1 有機(jī)/無機(jī)復(fù)合太陽能電池32-33
• 4.2 太陽能電池的基本參數(shù)33-35
• 4.3 P3HT/TiO_2納米棒陣列復(fù)合太陽能電池的制備35-44
• 4.3.1 P3HT溶液的配制及TiO_2/P3HT雙層薄膜的制備35-36
• 4.3.2 電池的組裝及測試36
• 4.3.3 TiO_2薄膜結(jié)構(gòu)和形貌對TiO_2/P3HT電池性能的影響36-42
• 4.3.3.1不同水熱時(shí)間制備的TiO_2對復(fù)合電池性能的影響39-40
• 4.3.3.2 不同水熱溫度制備的TiO_2對復(fù)合電池性能的影響40-42
• 4.3.3.3 前驅(qū)體溶液中不同乙醇的量制備的TiO_2對復(fù)合電池性能的影響42
• 4.3.4 P3HT的厚度對TiO_2/P3HT電池性能的影響42-44
• 4.4 本章小結(jié)44-46
• 5 論文工作總結(jié)46-48
• 參考文獻(xiàn)48-55
• 附錄55-56
• 致謝56

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