基于復(fù)合光陽極的染料敏化太陽能電池的研究

【摘要】：以太陽能光伏技術(shù)為支撐的太陽能利用正在給人類的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)帶來革命性的變化。目前太陽能電池的主流產(chǎn)品是硅基太陽能電池,但硅基太陽能電池成本偏高,原料供應(yīng)緊張。染料敏化太陽電池(Dye-Sensitized Solar Cell,簡稱DSSC)具有廉價(jià)的成本、豐富的資源、穩(wěn)定的性能、生產(chǎn)過程簡單、無毒、無污染且適合大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)勢,有可能取代硅基太陽能電池,成為未來太陽能電池的主導(dǎo)。本文重點(diǎn)研究了基于TiO2納米顆粒/納米線和ZnO/TiO2兩種復(fù)合薄膜光陽極的染料敏化太陽能電池的制備技術(shù)、光伏性能和電化學(xué)性能,其具體研究內(nèi)容如下： 基于TiO2納米顆粒/納米線復(fù)合光陽極的染料敏化太陽能電池的研究。采用水熱合成技術(shù)制備TiO2納米線粉末,然后采用溶膠-凝膠技術(shù)制備鈦酸丁酯溶膠,向溶膠中加入適量的TiO2納米線制備凝膠漿體,采用浸漬提拉法在透明導(dǎo)電玻璃上制備TiO2納米顆粒／納米線復(fù)合薄膜的光陽極。通過XRD、SEM、電池的J-V特性測試,研究TiO2納米線的添加量對光陽極的結(jié)構(gòu)、形貌和電池光伏性能的影響。結(jié)果表明：TiO2納米顆粒／納米線復(fù)合薄膜中TiO2納米線分布比較均勻,且形成彼此連接的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)；隨著溶膠中TiO2納米線添加量的增加,電池的短路電流密度Jsc從1.84mA/cm2增加到13.50mA/cm2,能量轉(zhuǎn)換效率從未添加TiO2納米線的0.85%提高到6.61%,開路電壓和填充因子基本保持不變。 基于ZnO/TiO2復(fù)合光陽極的染料敏化太陽能電池的研究。采用低溫水溶液法制備ZnO微米棒,然后將ZnO微米棒與TiO2納米粉以不同的比例混合制備成復(fù)合漿料,采用刮涂法涂敷在透明導(dǎo)電玻璃上制備ZnO/TiO2復(fù)合薄膜光陽極。通過XRD、SEM、電池的J-V特性測試,研究ZnO微米棒與Ti02納米粉的比例對光陽極的形貌和電池光伏性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)ZnO與TiO2的質(zhì)量比為50：50時(shí)DSSC的效率最高,此時(shí)的光電轉(zhuǎn)換效率比純TiO2電池的效率提高了31%,這主要是由于ZnO微米棒更高的光利用率和良好的電子轉(zhuǎn)移特性。 染料敏化太陽能電池的電化學(xué)阻抗譜分析。本文應(yīng)用電化學(xué)阻抗譜技術(shù)對染料敏化太陽能電池中電子轉(zhuǎn)移過程的阻抗特性進(jìn)行了研究。根據(jù)不同正負(fù)偏壓條件下測試得到的染料敏化太陽能電池的的阻抗圖,結(jié)合DSSC的工作原理,建立了DSSC在不同偏壓條件下的等效電路模型。并用該模型對不同偏壓下實(shí)測阻抗譜進(jìn)行擬合,擬合結(jié)果與實(shí)測阻抗譜吻合的比較好,且獲得等效電路模型中各元件參數(shù)的數(shù)值比較合理,表明所建立的等效電路模型是合理的。對所測阻抗譜進(jìn)行了分析,研究了不同偏壓下阻抗譜的變化,并分析電池內(nèi)部阻抗分布。結(jié)果表明：電子在光陽極中傳輸阻抗以及光陽極／染料／電解液界面的電荷轉(zhuǎn)移阻抗是影響DSSC內(nèi)部總阻抗的主要因素。TiO2納米顆粒／納米線復(fù)合光陽極DSSC中隨著納米線添加量的增加,電子的傳輸阻抗以及TiO2/染料／電解液界面的電荷轉(zhuǎn)移阻抗顯著減少。ZnO/TiO2復(fù)合光陽極DSSC中,中頻區(qū)反映電子在光陽極中的傳輸?shù)奶卣黝l率隨ZnO的增加而減小 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 復(fù)合光陽極 電化學(xué)阻抗譜 溶膠-凝膠技術(shù) 光伏性能
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• CONTENTS11-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 染料敏化太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理15-19
• 1.2.1 DSSC結(jié)構(gòu)16-17
• 1.2.2 DSSC工作原理17-19
• 1.3 染料敏化太陽能電池的研究進(jìn)展19-25
• 1.3.1 DSSC導(dǎo)電基底20
• 1.3.2 DSSC光陽極20-23
• 1.3.3 染料敏化劑23
• 1.3.4 電解質(zhì)23-24
• 1.3.5 對電極24-25
• 1.4 染料敏化太陽能電池的市場前景25-26
• 1.5 本論文研究內(nèi)容、意義及創(chuàng)新性26-28
• 1.5.1 研究意義26-27
• 1.5.2 研究內(nèi)容27
• 1.5.3 創(chuàng)新性27-28
• 第二章 TiO_2納米顆粒/納米線復(fù)合薄膜染料敏化太陽能電池28-44
• 2.1 TiO_2納米材料28-30
• 2.1.1 TiO_2納米材料的性質(zhì)28-29
• 2.1.2 TiO_2納米材料薄膜29-30
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及材料30-32
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器30-31
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)材料31-32
• 2.3 水熱法制備TiO_2納米線32-36
• 2.3.1 TiO_2納米線的制備與表征33-35
• 2.3.2 TiO_2納米線形成機(jī)理35-36
• 2.4 Sol-Gel法制備DSSC光陽極36-41
• 2.4.1 Sol-Gel法及特點(diǎn)36-38
• 2.4.2 Sol-Gel法制備TiO_2復(fù)合薄膜38-39
• 2.4.3 TiO_2復(fù)合薄膜的表征39-41
• 2.5 TiO_2納米顆粒/納米線復(fù)合光陽極DSSC的組裝與測試41-42
• 2.5.1 DSSC的組裝41
• 2.5.2 DSSC的性能測試41-42
• 2.6 本章小結(jié)42-44
• 第三章 ZnO/TiO_2復(fù)合薄膜染料敏化太陽能電池44-58
• 3.1 ZnO半導(dǎo)體材料44-47
• 3.1.1 ZnO半導(dǎo)體材料的物理特性44-45
• 3.1.2 ZnO在DSSC中應(yīng)用45-47
• 3.2 ZnO/TiO_2復(fù)合光陽極47-53
• 3.2.1 ZnO/TiO_2復(fù)合光陽極的DSSC的工作原理47
• 3.2.2 ZnO微米棒的制備及表征47-48
• 3.2.3 ZnO/TiO_2復(fù)合光陽極的制備及表征48-50
• 3.2.4 N719染料及光陽極的吸收光譜50-53
• 3.3 ZnO/TiO_2復(fù)合光陽極DSSC的性能測試53-57
• 3.3.1 DSSC的量子效率測試53-56
• 3.3.2 DSSC的J-V特性測試56-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 DSSC的內(nèi)部阻抗特性分析58-70
• 4.1 電化學(xué)阻抗譜58-61
• 4.1.1 電化學(xué)阻抗譜簡述58-59
• 4.1.2 電化學(xué)阻抗譜的特點(diǎn)59
• 4.1.3 電化學(xué)阻抗譜的前提條件59-60
• 4.1.4 阻抗分析在DSSC中應(yīng)用60-61
• 4.2 DSSC的等效電路模型61-64
• 4.3 DSSC等效電路的擬合64-67
• 4.3.1 等效電路擬合的目的和途徑64-65
• 4.3.2 等效電路的擬合65-67
• 4.4 DSSC的電化學(xué)阻抗分析67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 總結(jié)70-72
• 全文總結(jié)70-71
• 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文79-81
• 致謝81

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

一維有序納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合成及其光電化學(xué)性質(zhì)研究    劉利柱

納米材料光譜特性及其相關(guān)機(jī)理的初步分析    楊護(hù)霞;

染料敏化太陽能電池中電解質(zhì)的研究進(jìn)展    林琳;林建明;康世杰;李清華;

量子尺寸氧化鋅顆粒的表面光電壓譜研究    張昕彤,莊家騏,徐金杰,謝騰峰,王德軍,白玉白,李鐵津,姚建年

染料敏化納米薄膜太陽電池電解質(zhì)的優(yōu)化    戴松元,肖尚鋒,史成武,陳雙宏,黃陽,孔凡太,胡林華,潘旭,隋毅峰,翁堅(jiān),王孔嘉

溫度對不同電解質(zhì)的大面積DSCs電池性能的影響    戴松元,陳雙宏,肖尚鋒,史成武,黃陽,孔凡太,胡林華,潘旭,翁堅(jiān),郭力,王孔嘉

二氧化鈦納米管陣列的構(gòu)建及其光電催化性能    劉萍;李新勇;王玉新;鞠曉東;陳國華;

染料敏化稀土離子修飾二氧化鈦納米晶電極的光電化學(xué)性質(zhì)    楊術(shù)明,李富友,黃春輝

Light scattering characteristic of TiO_2 nanocrystalline porous films    

染料敏化納米TiO_2薄膜太陽能電池中的電荷復(fù)合    張哲,周保學(xué),葛偉杰,熊必濤,鄭青,蔡偉民

染料敏化太陽能電池的研究進(jìn)展    陳煒,孫曉丹,李恒德,翁端

納米TiO_2的特性    李大成,周大利,劉恒,張萍,張?jiān)?龔家竹

影響TiO_2光催化活性的因素及提高其活性的措施    任成軍,李大成,鐘本和,周大利,劉恒,龔家竹

烷基化納米SiO_2/MMA乳液聚合物及其對PC的改性研究    錢翼清,趙平,王衛(wèi)華

納米材料及其在工程塑料改性中的應(yīng)用    王孝軍,楊杰,龍盛如

納米CaCO_3填充環(huán)氧樹脂分散技術(shù)及力學(xué)性能研究    劉建林,肖久梅,史孝群,龔春秀,馬文江

環(huán)氧樹脂/SiO_2,納米復(fù)合材料性能的研究    惠雪梅,張煒,王曉潔

納米、微米ZnO對PPESUK復(fù)合材料性能的影響    邵鑫,劉紅華,薛群基,劉維民

防高能輻射的樹脂/納米鉛復(fù)合材料的制備及研究    安駿,吳海霞,辛寅昌

選區(qū)激光燒結(jié)制備PS/Al_2O_3納米復(fù)合材料的研究    鄭海忠,張堅(jiān),魯世強(qiáng),徐志鋒

樹脂納米鈰防輻射復(fù)合材料的制備及其性能研究    安駿;劉吉華;辛寅昌;

染料敏化太陽電池的實(shí)用化研究    陳雙宏;翁堅(jiān);黃陽;王利軍;戴松元;

電沉積銀納米膜的光學(xué)性質(zhì)研究    樂士儒;欒野梅;安茂忠;

陰極保護(hù)電位對Q235鋼氫脆敏感性和力學(xué)性能的影響    高志明;文麗娟;

陰極保護(hù)對Q235鋼空泡腐蝕行為影響的研究    劉洋洋;高志明;王震;

聚二乙烯基乙炔的氫氯化改性    陶長元;薛紅濤;劉作華;杜軍;范興;劉仁龍;

基于電學(xué)方法的再制造零部件缺陷檢測與壽命預(yù)測應(yīng)用基礎(chǔ)研究    康嘉杰;徐濱士;王海斗;王成彪;

用高應(yīng)變率大應(yīng)變載荷制備納米晶銅試件    楊黎明;VPW Shim;陳鋒;龔明;

爆炸加載制備納米晶銅實(shí)驗(yàn)研究    王金相;張曉立;王經(jīng)濤;趙錚;

爆炸載荷下納米晶銅晶粒度分布及影響因素研究    王金相;周楠;趙錚;王小緒;杭逸夫;

納米粒子的表面改性研究進(jìn)展    李春霞;李立平;酒金婷;王柏華;

幾種稀土發(fā)光材料的合成及發(fā)光性質(zhì)的研究    譚淑媛

海洋優(yōu)勢菌種附著腐蝕Fe_3Al及其復(fù)合材料界面與機(jī)理研究    常雪婷

涉?？咕臀g性TiO_2復(fù)合薄膜的制備及其性能研究    王洪芬

改性納米二氧化鈦薄膜制備及其在模擬海水中光生陰極保護(hù)性能研究    王愛萍

光伏跟蹤系統(tǒng)智能控制方法的研究    徐曉冰

金屬粉末高致密化成形及其數(shù)值模擬研究    王德廣

一系列有機(jī)小分子熒光功能材料的設(shè)計(jì)、合成及其應(yīng)用研究    龍凌亮

ZnO納米陣列的制備和稀土摻雜工藝及其發(fā)光性能的研究    趙世華

電沉積制備銅銦硒薄膜太陽能電池及納米線的生長與性質(zhì)研究    張中偉

硫?qū)倩衔锛{米材料的可控性合成與表征    周紅洋

納米CeO_2-TiO_2復(fù)合介孔材料的制備及性能    張旭

二元稀土氟化物的控制合成及光學(xué)性能研究    李艷冰

銦錫氧化物納米微粒表面修飾研究及其懸浮液的制備    齊天驕

納米TiO_2的表面改性及其對聚氨酯涂層耐蝕性能的影響    龐宇

奧氏體不銹鋼點(diǎn)蝕行為的研究    徐珊

紅壤土壤腐蝕直接、連續(xù)監(jiān)測技術(shù)的研究    李新義

鈦合金精密腐蝕加工工藝及機(jī)理研究    梁靜

銻基納米材料的水熱法制備及表征    王青堯

線切割廢砂漿制備白炭黑及改性研究    田維亮

多端耦合量子點(diǎn)體系量子輸運(yùn)特性的研究    尹永琦

ZnO花狀微結(jié)構(gòu)合成研究    曹志峰;段好偉;徐寶龍;張娟;李劍平;

分級氧化銦納米結(jié)構(gòu)的同質(zhì)外延生長及發(fā)光性能    郭太波;陳翌慶;張新華;劉利柱;

Co摻雜對化學(xué)氣相輸運(yùn)法合成ZnO形貌影響    李志強(qiáng);徐麗云;趙起;鄭一博;韋志仁;侯志青;

一維納米材料在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用    盛顯良;劉娜仁;翟錦;安麗平;

ZnO與TiO_2的質(zhì)量比對染料敏化太陽能電池性能的影響    趙旺;魏愛香;劉俊;葛增嫻;劉傳標(biāo);

Sn摻雜對ZnO晶體形貌和磁性的影響    韋志仁;王偉偉;蔡淑珍;付三玲;李軍;劉超;董國義;

In和過渡金屬離子共摻雜對ZnO晶體形貌的影響    仇滿德;田帥;韋志仁;董國義;

多種ZnO納米結(jié)構(gòu)和ZnO/ZnS核殼結(jié)構(gòu)的制備    艾飛;譚勁;李飛;包魯明;鐘愛華;陳圣昌;

TiO_2納米結(jié)構(gòu)在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用    彭英才;Seiichi Miyazaki;徐駿;

一維金屬氧化物納米材料的氣相合成與發(fā)光性能研究    蘇勇

ZnS、ZnO、TiO_2微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成與光致發(fā)光、光電轉(zhuǎn)換性能研究    張新華

準(zhǔn)一維ZnO納米材料可控制備與物性    韓新海

半導(dǎo)體納米線及其陣列可控生長和物性研究    周慶濤

染料敏化太陽能電池新型TiO_2薄膜電極的制備及性能    李勝軍

ZnO納米材料的水熱/溶劑熱合成與物性研究    王玲玲

準(zhǔn)一維納米材料的氣相合成、結(jié)構(gòu)表征及發(fā)光性能研究    何照元

染料敏化太陽能電池光陽極的制備及其性能研究    武麗慧

染料敏化太陽能電池陽極的制備與性能研究    陳堯

SnO_2納米晶簇室溫帶隙測定    王德煌,程虎民,梁瑞生,唐志列

高能機(jī)械球磨引導(dǎo)的納米TiO_2晶格畸變和高壓相    胡季帆,秦宏偉,隋振貴,陸宏良

陰極修飾對染料敏化TiO_2太陽能電池性能的改進(jìn)    范樂慶,吳季懷,黃昀昉,林建明

摻雜過渡金屬離子的TiO_2復(fù)合納米粒子光催化劑──羅丹明B的光催化降解    王艷芹,張莉,程虎民,馬季銘

熱處理對TiO_2納米管結(jié)構(gòu)相變的影響    王保玉,郭新勇,張治軍,趙彥保,金振聲

染料敏化納米薄膜太陽電池電解質(zhì)的優(yōu)化    戴松元,肖尚鋒,史成武,陳雙宏,黃陽,孔凡太,胡林華,潘旭,隋毅峰,翁堅(jiān),王孔嘉

錳離子控制摻雜二氧化鈦薄膜光催化活性增強(qiáng)的機(jī)理探討    徐偉;李新軍;鄭少健;王俊剛;

Fe摻雜與天然沸石載體對TiO_2光催化活性的影響    侯天意;蔣引珊;李芳菲;孫申美;

苯基磷酸聯(lián)吡啶釕絡(luò)合物敏化納晶多孔TiO_2薄膜電極光電性能研究    楊蓉,王維波,敬炳文,肖緒瑞,張曼華,沈濤

TiO_2半導(dǎo)體薄膜電極的光電轉(zhuǎn)換性能研究    楊華,袁堅(jiān),趙茲君

染料敏化太陽能電池——神奇的人造樹葉    李雪陽;陳司漢;薛衛(wèi)東;

太陽能電池研究進(jìn)展    王莉;何向明;蒲薇華;李建軍;姜長印;萬春榮;王革華;

納米TiO_2薄膜厚度與不銹鋼基體對染料敏化太陽能電池的影響    黃光勝;Janne Halme;楊蕓;Peter Lund;

日本染料敏化太陽能電池最新研究動向    林紅,李建保

太陽能電池中納米TiO_2多孔膜的制備    姜健,王巖

染料敏化太陽能電池的研究進(jìn)展    吳曉宏,秦偉,李曉丹,姜兆華

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

染料敏化太陽能電池的研究進(jìn)展    陳煒,孫曉丹,李恒德,翁端

染料敏化納米TiO_2薄膜太陽能電池的研究進(jìn)展    田成邦;劉妍;畢文英;陳偉敬;

染料敏化太陽能電池研究進(jìn)展    于利成;李洪飛;

量子點(diǎn)敏化太陽能電池研究進(jìn)展    劉銘;楊君友;馮雙龍;朱虎;

一種用于染料敏化太陽能電池的雜環(huán)卟啉的應(yīng)用    郭國哲;曹靖;梁莉莉;李蒙;衛(wèi)蕓;馬成海;郭端燕;劉家成;

量子點(diǎn)敏化太陽能電池--新材料的設(shè)計(jì)、制備及器件研究    李冬梅;羅艷紅;孟慶波;

太陽能電池輸出特性的分析及檢測    張海波;

太陽能電池表面納米微結(jié)構(gòu)研究    李美成;

有機(jī)染料錨數(shù)對染料敏化太陽能電池性能的影響    尚會霞;羅艷紅;孟慶波;占肖衛(wèi);

含雜環(huán)取代基團(tuán)的卟啉及其配合物在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用    郭國哲;李蒙;曹靖;姚小強(qiáng);梁莉莉;衛(wèi)蕓;楚朝霞;楊云霞;劉家成;

高效CdS/CdSe量子點(diǎn)敏化太陽能電池    張全新;李冬梅;羅艷紅;孟慶波;

高效染料鈉晶TiO_2太陽能電池    黃昀昉;吳季懷;林建明;黃妙良;

太陽能電池應(yīng)用    孟昭淵;

染料敏化太陽能電池更高效    張寧

太陽能電池：讓你用得起    李禾

太陽能廠跨洋吸金 幾家歡樂幾家愁    黃女瑛 DigiTimes

太陽能電池級多晶硅光伏項(xiàng)目落戶益陽    記者　 郭云飛 通訊員　 張世平

涉足太陽能光伏產(chǎn)業(yè)公司一覽    詹鈴

依靠太陽能的家庭    楊先碧

G風(fēng)帆 太陽能電池新貴    天同證券 張銳

PE“新銳”王剛：太陽能行業(yè)的堅(jiān)定支持派    本報(bào)記者 翁海華

行者集團(tuán)利用太陽能獲新突破    記者 張國偉

太陽能電池面臨出口為主的尷尬    無暇

染料敏化太陽能電池光陽極的制備、性質(zhì)和光電轉(zhuǎn)換機(jī)理研究    程輝

高性能染料敏化太陽能電池的制備與研究    李曉冬

敏化太陽能電池光陽極和對電極的制備與研究    朱光

知識流動理論框架下的科學(xué)前沿與技術(shù)前沿研究    龐杰

有機(jī)/聚合物太陽能電池：活性層結(jié)構(gòu)、形貌及光伏性能    薛麗麗

基于氧化物薄膜的光電器件及電阻轉(zhuǎn)變行為研究    王曉祺

高效率染料敏化太陽能電池的電荷傳輸與復(fù)合機(jī)理研究    郝鋒

抑制染料聚集優(yōu)化染料敏化太陽能電池器件的研究    李晶

量子點(diǎn)敏化太陽能電池：制備及光電轉(zhuǎn)換性能的改進(jìn)    宋鑫

染料敏化太陽能電池光陽極研究    向鵬

基于復(fù)合光陽極的染料敏化太陽能電池的研究    趙旺

用電化學(xué)阻抗譜研究染料敏化太陽能電池的電子傳輸與復(fù)合特性    和川

染料敏化太陽能電池中染料和電極的研究    葉宏偉

染料敏化TiO_2納米晶太陽能電池的研究    范樂慶

CuO薄膜的制備及其光伏特性研究    張春萍

新型光敏劑的合成及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用    高俊雄

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

染料敏化太陽能電池光陽極的制備及其性能研究    夏詠梅

應(yīng)用于染料敏化太陽能電池芳胺類染料的設(shè)計(jì)與合成    楊翠翠

新型光陽極材料在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用    王書濤