染料敏化太陽能電池中二氧化鈦對吸收光譜的影響

【摘要】：染料敏化太陽能電池(DSSC)是一種新興的太陽能-電能轉(zhuǎn)換裝置,其具有低成本,低污染,高效率等特性。在能源日益緊張的今天,DSSC作為一種有希望在未來被普及使用的技術(shù)正得到科學(xué)界乃至全社會的廣泛關(guān)注。在理論模擬方面越來越多的科技工作者開始關(guān)注光陽極上二氧化鈦晶體與吸附在其上面的染料分子的相互作用。本文在綜述部分作者對DSSC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、對DSSC設(shè)備進行評價的主要指標(biāo)進行了全面的介紹。并對DSSC各個主要組成部分的工作原理做了詳細的說明。 SIESTA軟件在模擬染料-二氧化鈦界面的科技工作者中非常流行,但是至今還沒有一份全面詳細的中文教程,本文在綜述部分對該軟件的使用方法,編譯方式以及主要參數(shù)進行了說明。對于剛接觸SIESTA軟件的研究者來說可以起到一定的幫助作用。 在使用SIESTA軟件對二氧化鈦晶體進行數(shù)值模擬時,對于鈦元素的贗原子軌道以及贗勢的選擇對模擬結(jié)果會產(chǎn)生重要的影響,本文通過使用兩種方式對鈦原子進行軌道設(shè)置,從模擬二氧化鈦納米線結(jié)構(gòu),兩個截然不同的結(jié)果。并通過與染料分子的態(tài)密度進行比較的到了軟件默認(rèn)軌道設(shè)置無法模擬鈦元素真實性質(zhì)的結(jié)論。同時在理論上驗證了二氧化鈦晶體有利于染料分子中光電子的轉(zhuǎn)移這一事實。 本文將染料分子與二氧化鈦納米線上截取的與這種染料分子原子數(shù)相接近的一段進行了吸附。并對吸附前后的三個結(jié)構(gòu)進行了數(shù)值模擬,通過三者的光譜結(jié)構(gòu)得到了二氧化鈦晶體的引入會使染料分子的吸收峰紅移并使其在可見光區(qū)的光吸收率大大增強的結(jié)論。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 SIESTA 贗勢 光譜 態(tài)密度
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：O433.51
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 染料敏化太陽能電池9-21
• 1.1 染料敏化太陽能電池的發(fā)展歷史10-11
• 1.2 DSSC的工作原理11-13
• 1.2.1 液體電解質(zhì)DSSC11-12
• 1.2.2 固體電解質(zhì)DSSC12-13
• 1.3 DSSC的主要評價指標(biāo)13-15
• 1.4 染料敏化太陽能電池的詳細結(jié)構(gòu)及研究現(xiàn)狀15-21
• 1.4.1 二氧化鈦多孔薄膜15-17
• 1.4.2 染料光敏分子17-19
• 1.4.3 DSSC中電解質(zhì)19-21
• 2 SIESTA21-31
• 2.1 下載與編譯21-22
• 2.2 FDF格式22-23
• 2.3 贗勢的生成與測試23-24
• 2.4 主要參數(shù)設(shè)置24-31
• 2.4.1 基本參數(shù)24-25
• 2.4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)25-26
• 2.4.3 軌道信息參數(shù)26-27
• 2.4.4 周期性設(shè)置27-28
• 2.4.5 計算及自治方式28-29
• 2.4.6 動力學(xué)選項29-30
• 2.4.7 態(tài)密度與光學(xué)計算30-31
• 3 二氧化鈦納米線的數(shù)值模擬31-36
• 3.1 贗勢理論31
• 3.2 模擬模型與軌道設(shè)置31-33
• 3.3 結(jié)構(gòu)變化33-34
• 3.4 態(tài)密度34-36
• 4 吸附模型的光學(xué)性質(zhì)模擬36-45
• 4.1 程序原理36-38
• 4.2 模型設(shè)置38-39
• 4.3 吸收光譜39-45
• 結(jié)論45-46
• 參考文獻46-49
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況49-50
• 致謝50-51

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