染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極的光電化學(xué)性質(zhì)研究

【摘要】：光伏能源是被國(guó)際上廣泛重視的一類新能源形式,而太陽(yáng)能電池是利用太陽(yáng)能源的重要途徑之一。在太陽(yáng)能電池中染料敏化太陽(yáng)能電池作為半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池的強(qiáng)有力競(jìng)爭(zhēng)者,已成為可再生能源中的研究熱點(diǎn),提高光電轉(zhuǎn)化效率是該領(lǐng)域應(yīng)解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題,本論文主要注重于如何提高二氧化鈦光陽(yáng)極的光捕獲速率和電子傳輸速率來(lái)提高電池的性能。主要內(nèi)容如下： 1.二氧化鈦納米晶光陽(yáng)極的制備、器件組裝及測(cè)試 通過(guò)制備不同厚度的TiO2納米晶膜并組裝染料敏化太陽(yáng)能電池,來(lái)熟悉標(biāo)準(zhǔn)器件的制備以及測(cè)試方法。 2.TiO2納米棒摻雜TiO2納米顆粒光陽(yáng)極的制備 分別利用一次水熱和二次水熱制備金紅石TiO2納米棒(RNR)和銳鈦礦TiO2納米棒(ANR),通過(guò)調(diào)節(jié)納米顆粒(NP)和納米棒(NR)的摻雜比例來(lái)提高TiO2納米晶膜的光捕獲效率和電子傳輸速率,并對(duì)比了單層結(jié)構(gòu)(NP+NR)和雙層結(jié)構(gòu)(NP/(NP+NR))的納米晶膜光陽(yáng)極的光電轉(zhuǎn)化性能。染料N719敏化的雙層結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率最高達(dá)7.3%,比相同條件下單層純銳鈦礦納米顆粒光陽(yáng)極器件的光電轉(zhuǎn)化效率(6.1%)同比提高了19.8%。 3.陽(yáng)極氧化TiO2納米管陣列光陽(yáng)極的制備 通過(guò)陽(yáng)極氧化條件的優(yōu)化制備二氧化鈦納米管陣列,利用二氧化鈦納米管陣列作為光陽(yáng)極。并分別在染料敏化液態(tài)太陽(yáng)能電池、染料敏化固態(tài)太陽(yáng)能電池以及高分子聚合物太陽(yáng)能電池中,對(duì)比鉑電極和柔性電極碳納米管薄膜做為對(duì)電極對(duì)光電性能的影響。最終通過(guò)陽(yáng)極氧化鈦絲來(lái)制備柔性光陽(yáng)極、以及利用柔性電極碳納米管薄膜作為對(duì)電極來(lái)制備柔性太陽(yáng)能電池。 【關(guān)鍵詞】：TiO_2納米顆粒 TiO_2納米棒 TiO_2納米管陣列 光電轉(zhuǎn)化效率
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池的歷史發(fā)展及研究現(xiàn)狀9-33
• 1.1 染料敏化太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷史9-10
• 1.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的電池結(jié)構(gòu)和工作原理10-24
• 1.2.1 基本概念10-12
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)及工作原理12-14
• 1.2.3 染料敏化電池的光電轉(zhuǎn)化體系14-21
• 1.2.4 機(jī)理研究21-24
• 參考文獻(xiàn)24-33
• 第二章 TiO_2納米晶膜的制備及光電化學(xué)測(cè)試方法33-39
• 2.1 引言33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分33-37
• 2.2.1 試劑與材料33-34
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器34
• 2.2.3 納米顆粒的制備34-35
• 2.2.4 納米顆粒的表征35-36
• 2.2.5 TiO_2納米晶膜光陽(yáng)極的制備36-37
• 2.4 結(jié)論37-38
• 參考文獻(xiàn)38-39
• 第三章 TiO_2納米棒摻雜納米顆粒復(fù)合膜的制備及光電化學(xué)測(cè)試方法39-55
• 3.1 引言39-40
• 3.2 銳鈦礦納米棒摻雜銳鈦礦納米顆粒的光電性能研究40-48
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)部分40-43
• 3.2.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)果討論43-47
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論47-48
• 3.3 金紅石納米棒摻雜銳鈦礦納米顆粒的光電性能研究48-53
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)部分48-49
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論49-52
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論52-53
• 參考文獻(xiàn)53-55
• 第四章 TiO_2納米管陣列的制備及在太陽(yáng)能電池應(yīng)用中的初步嘗試55-78
• 4.1 引言55-56
• 4.2 TiO_2納米管的形成機(jī)理56-58
• 4.3 陽(yáng)極氧化TiO_2納米管的制備58-65
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)部分58-59
• 4.3.2 結(jié)果討論59-64
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論及應(yīng)用64-65
• 4.4 二氧化鈦納米管陣列在液態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用65-68
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)部分65-67
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論67-68
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與展望68
• 4.5 二氧化鈦納米管在固態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用68-71
• 4.5.1 實(shí)驗(yàn)部分68-69
• 4.5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論69-70
• 4.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與展望70-71
• 4.6 二氧化鈦納米管在有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用71-74
• 4.6.1 實(shí)驗(yàn)部分71-73
• 4.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論73-74
• 4.6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與展望74
• 4.7 結(jié)論74-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 碩士期間的研究成果78-79
• 致謝79

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