ZnO納米棒陣列制備及染料敏化太陽(yáng)能電池研究

【摘要】：染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)是一種新型的薄膜太陽(yáng)能電池，其制備工藝簡(jiǎn)單，制作原料來源豐富，制備過程對(duì)環(huán)境無污染，電池光電性能比較穩(wěn)定，且成本低廉。 人們通過對(duì)DSSC電池各個(gè)組成部分進(jìn)行探索研究，制備出光電轉(zhuǎn)換效率不斷提高的染料敏化太陽(yáng)能電池，因此，DSSC太陽(yáng)能電池被認(rèn)為具有誘人的發(fā)展前景和巨大的應(yīng)用價(jià)值，有望取代傳統(tǒng)硅系列太陽(yáng)能電池。 在DSSC太陽(yáng)能電池中，光陽(yáng)極具有非常重要的作用，它不僅起到收集太陽(yáng)光從而產(chǎn)生光生電子的作用，還要收集電子并把電子傳輸?shù)酵怆娐分?，?duì)光電池的轉(zhuǎn)換效率具有直接影響。 在光陽(yáng)極中，納米半導(dǎo)體薄膜是不可或缺的部分，近年來研究較多的是納米TiO2薄膜。而納米ZnO作為新型納米功能材料，具有優(yōu)良的電子傳輸特性、良好的形貌可控性等優(yōu)點(diǎn)，并且成本低廉，原料豐富，制備工藝簡(jiǎn)單，ZnO納米薄膜也開始應(yīng)用于DSSC中。 本文從染料敏化太陽(yáng)能電池的光陽(yáng)極研究出發(fā)，制備形貌整齊、尺寸均勻、比表面積大的ZnO納米棒陣列薄膜電極，同時(shí)從植物果實(shí)中提取天然色素作為敏化劑，對(duì)敏化電極的光電性能進(jìn)行分析，為進(jìn)一步的研究奠定基礎(chǔ)。 1.采用溶膠-凝膠法制備ZnO溶膠，利用旋轉(zhuǎn)涂覆法在FTO導(dǎo)電玻璃上制備納米ZnO種子層，利用SEM、XRD表征手段對(duì)種子層形貌和納米ZnO粉體進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)中制備出均勻的納米ZnO種子層。 2.采用低溫溶液法在ZnO種子層上生長(zhǎng)出ZnO納米棒陣列，從生長(zhǎng)時(shí)間、生長(zhǎng)液濃度、基底放置方式對(duì)ZnO納米棒的影響進(jìn)行了研究，得出豎直放置的涂有種子層的FTO導(dǎo)電玻璃在90℃、生長(zhǎng)液濃度為0.025mol/L、生長(zhǎng)4h時(shí)能夠獲得比較整齊的ZnO納米棒陣列，納米棒生長(zhǎng)均勻，直徑約80nm，長(zhǎng)度在600nm左右。 用酞菁染料ZnPc和量子點(diǎn)PbS分別單獨(dú)和共同敏化ZnO納米棒陣列薄膜電極，得到復(fù)合敏化時(shí)能極大提高電極在可見光區(qū)的光吸收。制備了ZnPc和PbS復(fù)合敏化的ZnO納米棒薄膜光電池，測(cè)定了該電池的伏安特性曲線，得到開路電壓為473mV，短路電流為2.06mA，填充因子0.49，轉(zhuǎn)換效率為1.66%的染料敏化太陽(yáng)能電池。 3.從植物果實(shí)中提取天然植物色素作為DSSC電池的敏化劑，利用天然染料代替成本較高的人工合成染料。從新鮮的草莓、桑葚中提取天然色素，對(duì)其光吸收特性和電極的敏化效果進(jìn)行了測(cè)試與分析。組裝DSSC電池并測(cè)試光電性能，得到草莓色素敏化的DSSC轉(zhuǎn)換效率為3.9×10-4、桑葚色素敏化的為5.5×10-4。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能電池 染料敏化 敏化劑 ZnO納米棒陣列 光陽(yáng)極
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.42
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-29
• 1.1 納米氧化鋅的研究進(jìn)展11-18
• 1.1.1 氧化鋅的基本性質(zhì)12-14
• 1.1.2 納米氧化鋅的制備方法14-16
• 1.1.3 納米氧化鋅的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用16-18
• 1.2 染料敏化太陽(yáng)能電池18-24
• 1.2.1 太陽(yáng)能電池的分類18-21
• 1.2.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)及工作原理21-24
• 1.3 染料敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展24-28
• 1.3.1 光陽(yáng)極半導(dǎo)體薄膜24-25
• 1.3.2 染料敏化劑的種類25-28
• 1.4 本論文的選題及意義28-29
• 第2章 ZnO 納米棒薄膜光陽(yáng)極的制備及相關(guān)表征29-41
• 2.1 主要試劑和儀器29-30
• 2.2 納米 ZnO 種子層的制備30-34
• 2.2.1 ZnO 溶膠的制備30-32
• 2.2.2 基底的清洗32-33
• 2.2.3 種子層的制備33-34
• 2.3 氧化鋅納米棒陣列的制備34
• 2.3.1 生長(zhǎng)溶液的配制34
• 2.3.2 氧化鋅納米棒陣列的制備34
• 2.4 相關(guān)表征與分析34-39
• 2.4.1 氧化鋅種子層的表征34-35
• 2.4.2 生長(zhǎng)時(shí)間對(duì) ZnO 納米棒陣列的影響35-38
• 2.4.3 生長(zhǎng)液濃度對(duì) ZnO 納米棒生長(zhǎng)的影響38
• 2.4.4 基底的放置方式對(duì) ZnO 納米棒的影響38-39
• 2.4.5 ZnO 納米棒薄膜電極的 UV-vis 吸收光譜分析39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 第3章 ZnO 納米棒薄膜電極的敏化及性能研究41-47
• 3.1 主要試劑和儀器41
• 3.2 光陽(yáng)極的敏化41-44
• 3.2.1 ZnO 納米棒陣列光陽(yáng)極的敏化41-42
• 3.2.2 敏化電極的 UV-vis 吸收光譜分析42-44
• 3.3 ZnO 納米棒光陽(yáng)極 DSSC 組裝及光電性能分析44-46
• 3.3.1 DSSC 電池的組裝45
• 3.3.2 DSSC 電池性能測(cè)試及分析45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 天然染料敏化 ZnO 納米棒光陽(yáng)極的研究47-53
• 4.1 主要試劑和儀器48-49
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過程49
• 4.2.1 天然植物色素的提取49
• 4.2.2 天然染料敏化 ZnO 納米棒光陽(yáng)極的制備及 DSSC 的組裝49
• 4.3 結(jié)果與討論49-52
• 4.3.1 天然染料的光吸收特性分析49-50
• 4.3.2 天然染料敏化 ZnO 納米棒陣列電極及 DSSC 性能測(cè)試50-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 總結(jié)53-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 致謝60-61
• 附錄攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄61

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

天然染料作為Zn_2TiO_4太陽(yáng)能電池敏化劑的研究    何祖明;夏詠梅;王青;張曉楠;

染料敏化太陽(yáng)能電池TiO_2電極的制備及電解質(zhì)的影響    李勝軍;林原;楊世偉;陳今茂;肖緒瑞;

溶膠-凝膠法合成ZnO納米材料及其抗菌性能研究    沈琳;趙宗彬;邱介山;鄧文雅;

大小顆粒混和的納晶多孔TiO_2薄膜電極的制備及其性能研究    張秀坤;吳季懷;徐波;李彪;李樹全;林建明;黃妙良;李清華;

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

溶膠-凝膠法簡(jiǎn)介第一講——溶膠-凝膠法的基本原理與過程    楊南如,余桂郁

兩種取代酞菁鋅的合成及其光物理性質(zhì)的研究    朱曉利;許秀枝;楊亮;林梅金;王俊東;黃金陵;

混合植物染料敏化的太陽(yáng)能電池性能    劉寶琦;趙曉鵬;

基于ZnO光陽(yáng)極的染料敏化太陽(yáng)電池    盛顯良;趙勇;翟錦;朱道本;

染料敏化納米薄膜太陽(yáng)電池中的染料敏化劑    孔凡太,戴松元,王孔嘉

溶膠—凝膠法制備ZnO薄膜的工藝優(yōu)化及其發(fā)光性能研究    代紅麗

酞菁敏化納米二氧化鈦電極制備及光電性能研究    楊朝暉

超微粉體的制備(五)    李大成,周大利,劉恒,陳朝珍,張萍

超細(xì)粉體表面包覆技術(shù)綜述    陳加娜;葉紅齊;謝輝玲;

溶膠—凝膠法制備TiO_2及其光催化性能的研究    劉曉波;鐵梅;蘇會(huì)東;宋琳琳;

CuPc-PCTDA有機(jī)薄膜太陽(yáng)電池性能模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化    姜冰一;鄭建邦;孫肖芬;王春峰;

HMX炸藥噴射結(jié)晶超細(xì)化實(shí)驗(yàn)研究    王晶禹,張景林,徐文崢

傳爆藥用炸藥超細(xì)化技術(shù)研究    王晶禹,張景林,徐文崢

溶膠-凝膠法CaO-P_2O_5-SiO_2系生物玻璃的制備及機(jī)理探討    李霞

納米TiO_2的制備與表征    楊魁勝,梁海蓮,董相廷,張希艷

非金屬純有機(jī)染料的設(shè)計(jì)規(guī)律和展望    楊秀云;周杰;王宇鵬;高秀霞;

溶膠-凝膠技術(shù)在光化學(xué)傳感器中的應(yīng)用    荊淼,李偉,莊峙廈,王小如

摻鋁氧化鋅粉末及其陶瓷靶的制備與性能分析    張靜;張維佳;趙而敬;沈燕龍;楊東杰;林軍;Havugimana Jean Jacques;

納米氧化鋅的制備技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展概況    印萬(wàn)忠;丁亞卓;

納米氧化鋅的生產(chǎn)與應(yīng)用    駱天榮;

納米氧化鋅及ZnO/乙二醇懸浮液的合成研究    酒金婷;葛玥;聶玲;高緒珊;李立平;朱鶴孫;

納米氧化鋅一步合成的試驗(yàn)研究    馬正先;韓躍新;馬云東;印萬(wàn)忠;王澤紅;

納米氧化鋅的制備與納米功能紡織品的開發(fā)    李群;

加壓均相沉淀法制備納米氧化鋅    洪若瑜;李建華;李洪鐘;

國(guó)內(nèi)液相法制備納米ZnO研究進(jìn)展    楊妮;謝剛;俞小花;李榮興;姚云;王杰紅;

影響硅灰石制多孔SiO_2粉體容重因素的考察    陳慶春;鄧慧宇;馬燕明;

溶膠凝膠法合成硅酸鹽熟料礦物研究    丁天;宋遠(yuǎn)明;李寶玲;李學(xué)亭;王靜靜;

PEDOT:PSS薄膜的摻雜改性及其在有機(jī)太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用研究    李蛟

窄帶隙共軛聚合物的制備與光伏性能研究    鄧丹

基于溶膠—凝膠法的功能因子緩釋技術(shù)研究及其在紡織品芳香保健功能整理中的應(yīng)用    李永海

基于氧化石墨烯/聚合物光伏特性的研究    劉智勇

高性能染料敏化太陽(yáng)能電池的制備與研究    李曉冬

過渡元素?fù)诫sZnO稀磁半導(dǎo)體的制備及性質(zhì)研究    劉洋

幾種鈣鈦礦型氧化物結(jié)構(gòu)和磁性研究    葛堅(jiān)堅(jiān)

超高真空有機(jī)分子薄膜生長(zhǎng)實(shí)時(shí)原位熒光顯微方法與系統(tǒng)    鄢志丹

低能帶隙、低HOMO能級(jí)的給/受體聚合物太陽(yáng)能電池材料的設(shè)計(jì)、合成及光伏性能    張國(guó)兵

納秒脈沖激光誘導(dǎo)單晶硅材料熒光效應(yīng)的研究    劉春陽(yáng)

氧化鋅復(fù)合納米纖維的制備與光催化性能研究    張培培

溶膠-凝膠法制備BOPP基阻隔性包裝復(fù)合薄膜及其性能研究    朱麗靜

染料敏化太陽(yáng)能電池電極改性研究    石德暉

含三苯胺、噁二唑聚噻吩衍生物和雙給體有機(jī)染料的合成及光伏性能研究    陳華杰

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

熒光溶膠復(fù)合體系研制及其性能研究    黃靜紅

有機(jī)小分子太陽(yáng)電池陰極修飾的研究    李方馨

納米結(jié)構(gòu)Fe_3O_4的制備與物性研究    劉亞南

基于超支化型含硅助劑的制備及應(yīng)用    楊陽(yáng)

納米氧化鋅的制備及其應(yīng)用    閆曉燕,衛(wèi)英慧,胡蘭青,許并社

溶膠-凝膠法制備ZnO薄膜及表征    季振國(guó),宋永梁,楊成興,劉坤,王超,葉志鎮(zhèn)

絲網(wǎng)印刷裝飾平板玻璃    商樹倫

二氧化鈦表面光學(xué)特性與光催化活性的關(guān)系    孫奉玉,吳鳴,李文釗,李新勇,顧婉貞,王復(fù)東

氧化鋅薄膜研究的新進(jìn)展    賈曉林,張海軍,譚偉

ZnO基紫外探測(cè)器的研究進(jìn)展    趙懿琨;連潔;張颯颯;王公堂;宮文櫟;于元?jiǎng)?卜剛;

TiO_2多孔電極的制備與表征    沈耀春，王林，陸祖宏，韋鈺

四磺酸基酞菁鋅在水和非水溶劑中的電化學(xué)性質(zhì)研究    劉爾生,吳誼群,楊建輝,黃麗英,王俊東,楊素苓,陳耐生,黃金陵

NPC電池染料敏化劑的研究進(jìn)展    蘇樹兵,宋世庚,鄭應(yīng)智,陶明德

在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)的氧化鋅p-n同質(zhì)結(jié)發(fā)光二極管    矯淑杰,張振中,呂有明,申德振,趙東旭,張吉英,姚斌,范希武

MOCVD法ZnO薄膜生長(zhǎng)及其紫外探測(cè)器的制備與初步研究    楊小天

納米SrTiO_3電容-電壓敏特性優(yōu)化及雙功能器件研究    郝樹森

酞菁敏化納米晶光電極的制備及性能研究    宋文哲

溶膠—凝膠法制備ZnO薄膜    周英

基于ZnO納米結(jié)構(gòu)電阻式紫外探測(cè)器的研究    陳超

Fe_2O_3、ZnO納米晶的表/界面結(jié)構(gòu)控制及其相關(guān)性質(zhì)的研究    歐陽(yáng)君杰