真空輔助染料吸附和工作電極中的尖劈微結(jié)構(gòu)對染料敏化太陽能電池性能的影響

【摘要】：染料敏化太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cells, DSSC)具有低成本、制作工藝簡單等諸多優(yōu)勢,被認(rèn)為是非常具有應(yīng)用前景的下一代太陽能電池。然而,目前染料敏化太陽能電池的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到其理論效率。本論文主要從改進(jìn)染料吸附工藝和在工作電極中引入尖劈光散射微結(jié)構(gòu)兩個角度改善電池的性能。主要研究工作包括以下兩個方面： (1)提出了真空輔助的染料吸附新方法以提高染料吸附量。 實(shí)驗(yàn)上研究了真空輔助染料吸附工藝對Ti02薄膜染料吸附量以及電池性能的影響。與非真空輔助染料吸附工藝相對比,真空輔助染料吸附工藝最終使得染料吸附量增加了20.7%,電池短路電流密度增大了29%,光電轉(zhuǎn)換效率提高了32%,且真空輔助染料吸附工藝不影響少數(shù)載流子的壽命。真空輔助染料吸附工藝提高電池性能的機(jī)理是,真空輔助能夠去除Ti02薄膜納米孔中的殘留空氣,實(shí)現(xiàn)染料溶液與納米顆粒表面充分接觸,從而提高染料的吸附量。 (2)在工作電極內(nèi)引入新型尖劈光散射微結(jié)構(gòu)以提高入射光的利用效率。 實(shí)驗(yàn)研究了尖劈微結(jié)構(gòu)引入Ti02薄膜的方法及其光散射性質(zhì)和對電池性能的影響。采用Si02尖劈通過微壓印工藝成功在Ti02薄膜內(nèi)部制備了尖劈微結(jié)構(gòu),將其性能與不含有尖劈微結(jié)構(gòu)的Ti02薄膜進(jìn)行了對比。研究結(jié)果表明,在同樣厚度的條件下,尖劈微結(jié)構(gòu)的引入并不影響電池的開路電壓,但由于降低了Ti02薄膜的密度,使得Ti02薄膜的染料吸附量減少,從而降低了電池的短路電流密度；同時,尖劈微結(jié)構(gòu)的散射作用使得電池對可見光波段的光捕獲能力大大增強(qiáng),填充因子明顯提高；綜合上述兩個因素,最終獲得了與不含有尖劈微結(jié)構(gòu)的電池相近的光電轉(zhuǎn)換效率。這一結(jié)果的意義在于,在相同光電轉(zhuǎn)換效率的前提下,尖劈微結(jié)構(gòu)的引入可以降低昂貴的染料的使用量,從而為染料敏化太陽能電池的更低成本化提供了一個新的途徑。 【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 前言8-12
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 問題的提出9-10
• 1.3 本文的工作10-11
• 參考文獻(xiàn)11-12
• 第二章 微結(jié)構(gòu)提高DSSC電池效率的研究現(xiàn)狀12-23
• 2.1 DSSC電池的結(jié)構(gòu)與原理12-15
• 2.2 微結(jié)構(gòu)提高DSSC電池效率的方法15-20
• 2.2.1 通過微結(jié)構(gòu)散射提高入射光利用效率16-17
• 2.2.2 通過微結(jié)構(gòu)提高反射光利用效率17-18
• 2.2.3 尖劈微結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展18-20
• 參考文獻(xiàn)20-23
• 第三章 實(shí)驗(yàn)方法23-32
• 3.1 樣品襯底及其預(yù)處理23-24
• 3.1.1 清洗23
• 3.1.2 制孔23-24
• 3.2 染料敏化太陽能電池的制備24-27
• 3.2.1 TiO_2薄膜的制備24-25
• 3.2.2 染料吸附25-26
• 3.2.3 對電極濺射納米金屬鉑26
• 3.2.4 DSSC封裝26-27
• 3.3 染料敏化太陽能電池的測試27-31
• 3.3.1 材料可見光吸收譜透射譜測試27-28
• 3.3.2 TiO_2薄膜厚度測量和表面形貌表征28-29
• 3.3.3 DSSC Ⅰ-Ⅴ曲線的測量29
• 3.3.4 DSSC的瞬態(tài)光電壓測量29-31
• 參考文獻(xiàn)31-32
• 第四章 新型的真空輔助染料吸附方法32-43
• 4.1 真空輔助染料吸附方法32-34
• 4.2 真空輔助染料吸附對電池性能的影響34-39
• 4.3 小結(jié)39-40
• 參考文獻(xiàn)40-43
• 第五章 尖劈光散射微結(jié)構(gòu)制備及對電池性能的影響43-59
• 5.1 工作電極引入微結(jié)構(gòu)的研究思想43-44
• 5.2 工作電極中尖劈微結(jié)構(gòu)的制備與表征44-50
• 5.3 尖劈微結(jié)構(gòu)對電池性能的影響50-55
• 5.3.1 大尺度尖劈微結(jié)構(gòu)對電池性能的影響50-53
• 5.3.2 小尺度尖劈微結(jié)構(gòu)對電池性能的影響53-55
• 5.4 小結(jié)55-57
• 參考文獻(xiàn)57-59
• 第六章 結(jié)論59-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表與專利申請60-61
• 致謝61-62

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

瞬態(tài)光電導(dǎo)譜研究Pt的負(fù)載對TiO_2光生載流子壽命的影響    張雯,王緒緒,付賢智

有機(jī)染料敏化TiO_2納米薄膜太陽能電池研究進(jìn)展    鄭敏;陳一勝;

新型席夫堿配合物的合成和雙光子性質(zhì)研究    吳杰穎,張居舟,施鵬飛,周虹屏

有機(jī)太陽能電池研究近況    趙文甲;司晶星;

納米復(fù)合材料制備方法的研究進(jìn)展    陳少杰;張教強(qiáng);郭銀明;

電子紙技術(shù)及其在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用展望    李路海;蒲嘉陵;滕楓;黃蓓青;吳倜;王銘;賈志梅;

納米晶聚合物復(fù)合材料的制備及其應(yīng)用    張瑞鵬;

硫化鎘納米晶與聚合物組裝技術(shù)的研究進(jìn)展    張瑞鵬;

染料敏化納米晶TiO_2太陽能電池研究進(jìn)展    郝三存,吳季懷,黃昀昉,范樂慶

LB薄膜技術(shù)在尖端材料制備中的應(yīng)用    柯善明;劉來君;唐波;樊慧慶;

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

硬脂酸單層LB膜上化學(xué)沉積銀膜的研究    劉恒權(quán);姚素微;班春梅;余碧濤;張衛(wèi)國;王宏智;

樹枝狀8-羥基喹啉鋅的合成和熒光性能研究    管建軍;強(qiáng)西懷;馬茶;申亮;

高分子納米LB膜的制備及其光刻性能研究    曾國良;李鐵生;許文儉;張素華;王筠;趙娜;吳養(yǎng)潔;

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

Al/CuPc/Cu肖特基氣敏二極管制備與特性    劉躍;王東興;焦兵兵;

若干卟啉配合物敏化納米TiO_2電極的光電性質(zhì)研究    曾錦萍;黃浩;劉萬云;王常清;梅光泉;應(yīng)惠芳;

導(dǎo)電聚合物對納米半導(dǎo)體的光致發(fā)光的增強(qiáng)效應(yīng)及其機(jī)理    周劍章;席燕燕;郭洪輝;林仲華;

復(fù)合納米薄膜制備及其摩擦學(xué)行為研究    程廣貴

基于DPV的藍(lán)色和白色有機(jī)發(fā)光器件及其效率滾降研究    張?zhí)扈?/span>

二維紡錘形生色團(tuán)分子的合成與光學(xué)材料的制備    張曉龍

有機(jī)電致發(fā)光器件性能改善研究    劉國強(qiáng)

四氧化三鐵在有機(jī)電致發(fā)光器件中的應(yīng)用研究    張丹丹

基于酞菁銅的太陽能電池的研究    劉一婷

鋅配合物光電特性和銥配合物磷光敏化及光電特性研究    韓強(qiáng)

藍(lán)色發(fā)光材料C-9芴聯(lián)蒽衍生物的合成與發(fā)光性能的研究    王靜

基于芘的有機(jī)電致發(fā)光材料的設(shè)計(jì)、合成和性質(zhì)研究    梁作芹

基于苯并吡喃腈的陰離子化學(xué)傳感器及萘酰亞胺功能材料的研究    黃曉梅

雜環(huán)聚合物的合成與光電性能研究    陳鑫

側(cè)基橫掛偶極單元的液晶聚對苯撐乙炔的合成及性質(zhì)表征    王方文

非共軛D-A和A-D-A型吡啶甲酸衍生物及其環(huán)金屬配合物的合成與性能研究    梁愛輝

聚合物光伏器件和染料敏化太陽能電池柔性對電極的制備與研究    黃輝

（5，8-喹啉撐乙烯）與（2-甲氧基-5-辛氧基對苯撐乙烯）共聚物的合成、表征及發(fā)光性能研究    張娟娟

含氮雜環(huán)化合物的合成及4-羥基香豆素綠色生產(chǎn)工藝研究    阮明波

電極修飾對聚合物光伏電池性能及穩(wěn)定性的影響    田慧

吡啶基咪唑啉酮類金屬配合物的合成、晶體結(jié)構(gòu)及性能研究    張珊珊

二氧化鈦改性及其性能研究    王欽清

ITO/NPB/Alq_3/LiF/Al有機(jī)電致發(fā)光器件光電特性研究    賈偉

PEG對二氧化鈦薄膜的微觀結(jié)構(gòu)和染料吸附性能的影響    田清華,趙高凌,韓高榮

鹵化銀結(jié)晶性態(tài)對其吸附增感染料的吸收光譜之影響 氯化銀乳劑    葛長嶺

染料的結(jié)構(gòu)對太陽電池性能的影響    胡智學(xué);

柔性TiO_2納米管薄膜電極的制備及其光電性能    張鳳;陶杰;陶海軍;董祥;

TiO_2納米管陣列對染料敏化太陽能電池性能的影響    包祖國;陶杰;王玲;何雪婷;

納米TiO_2多孔膜的微結(jié)構(gòu)對染料敏化納米晶太陽能電池性能的影響    王華;王智;錢覺時;唐笑;朱小紅;

TiO_2介孔薄膜電阻對染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換性能的影響    王智;唐笑;錢覺時;王華;

染料敏化太陽電池TiO_2光陽極研究進(jìn)展    李輝;奚紅霞;

農(nóng)產(chǎn)品廢棄物對染料廢水處理研究進(jìn)展    楊帆;宋小杰;韋文美;

新型含有多氰基受體單元的近紅外敏化染料的合成及其光伏性能研究    何立;劉博;陳宇;朱為宏;

花生殼在廢水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀    商平;劉濤利;魏麗娜;李夢;

不同曝光波長下染料吸附鹵化銀微晶的介電特性    張榮香;張繼縣;代秀紅;李莉;李曉葦;

菁染料吸附對鹵化銀晶體中光電子特性的影響    賴偉東;張繼縣;李辰;江曉利;

氨丙基修飾的二氧化硅亞微米微球的表面性質(zhì)    吳志堅(jiān);向虹;蔣燕;游來江;

超大孔水凝膠復(fù)合物的制備及染料吸附性能    林松柏;柯愛茹;歐陽娜;李云龍;

有機(jī)硅表面修飾的二氧化硅亞微米微球的表面性質(zhì)    向虹;蔣燕;游來江;吳志堅(jiān);

高速乳劑化學(xué)成熟防灰霧技術(shù)的研究    蔣勁松;蘇軍;安志全;

聚吡咯改性二氧化鈦復(fù)合吸附劑的合成及性能研究    馮江濤;李晶晶;延衛(wèi);

1,1'—二乙基—2,2'菁染料的吸附結(jié)構(gòu)及SERS的研究    潘多海;郇宜賢;苗潤才;

介孔TiO_2的制備及其光電轉(zhuǎn)化性能研究    姜軍;顧鋒;邵瑋;李春忠;

織物新型化妝術(shù)———轉(zhuǎn)移印花技術(shù)    邢聲遠(yuǎn)

殼聚糖/明膠微球?qū)钚匀玖衔絻粝葱阅苎芯?nbsp;   賀寶元

非晶態(tài)納米TiO_2介孔薄膜的制備與光電轉(zhuǎn)換性能研究    唐笑

碳及碳基復(fù)合材料的合成、表征與性能研究    李海波

硅藻土基吸附劑的制備、表征及其染料吸附特性研究    林俊雄

吸附材料的制備及其對重金屬離子和染料吸附性能研究    包維維

染料敏化太陽能電池光陽極的低溫制備及其表面改性研究    李鑫

敏化納晶TiO_2薄膜電極的制備及性能研究    張含平

殼聚糖衍生物在活性染料染色棉織物凈洗中的應(yīng)用    薛旭婷

具有多級結(jié)構(gòu)的過渡金屬化合物微/納米材料的制備及其性能研究    朱君

染料吸附后的界面修飾與復(fù)合敏化及其光伏特性的研究    高瑞

改性剩余活性污泥對染料吸附性能的研究    范越陽

染料吸附性質(zhì)對染料敏化太陽能電池性能影響研究    汪禹汛

高氨基多孔殼聚糖樹脂的制備及其對染料吸附性能的研究    鄭帥

硅藻土吸附劑的制備及其染料吸附特性研究    蔣琰

陽離子纖維素的制備及其絮凝和染料吸附性能研究    陶洪云

真空輔助染料吸附和工作電極中的尖劈微結(jié)構(gòu)對染料敏化太陽能電池性能的影響    徐蛟

花生殼對水中染料吸附性能的研究    李杰

有機(jī)硅表面修飾的SiO_2及磁性粒子的制備、表征及吸附性能研究    向虹

介孔SBA-15/超支化聚砜胺雜化體的制備與染料吸附性能研究    安晴晴

生物質(zhì)基陽離子吸附劑的制備及其對染料吸附的研究    楊帆