氧化鈦納米管在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用

【摘要】：當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)正在快速發(fā)展,人類面臨著能源危機(jī)和礦物質(zhì)能源所帶來的環(huán)境問題,因此太陽能等新能源的開發(fā)就顯得至關(guān)重要。染料敏化太陽能電池(DSSC)是開發(fā)利用太陽能的一條有效途徑,其成本低廉,制作工藝簡單,對環(huán)境友好,潛在的較高光電效率等優(yōu)點(diǎn),有十分廣闊的應(yīng)用前景。 染料敏化太陽能電池通常采用TiO_2納米晶多孔薄膜作為染料吸附和電子傳輸層。但是由于納米顆粒邊界較多,在傳輸過程中會使電子的損失較多,影響光電轉(zhuǎn)換效率。針對上述問題,本文通過制備TiO_2納米管并制備含納米管的薄膜電極,以期望在具有較大TiO_2薄膜的表面積的同時(shí),又減少納米顆粒的邊界,降低了電子復(fù)合率,使電極的捕獲光子效率增強(qiáng),從而使染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率得以提高。主要工作包括: (1)通過查閱文獻(xiàn)與試驗(yàn)操作相結(jié)合,掌握了實(shí)用的納米晶TiO_2多孔薄膜電極的制備工藝,使用制備的薄膜電極組裝成太陽能電池并進(jìn)行相關(guān)測試。成功的使用較簡單的原料制備的電池,在模擬標(biāo)準(zhǔn)太陽光照(AM 1.5)下,具有較高光電轉(zhuǎn)換效率,為進(jìn)一步開展研究打下基礎(chǔ); (2)重點(diǎn)研究電池的光陽極材料,合成新型結(jié)構(gòu)的TiO_2納米結(jié)構(gòu)。采用傳統(tǒng)的濕化學(xué)方法之一的水熱法制備了TiO_2納米管,用不同的洗滌方法、水熱反應(yīng)時(shí)間、水熱反應(yīng)溫度處理,考察了這些因素對TiO_2納米管形成的結(jié)構(gòu)形貌的影響,制備了較為理想的TiO_2納米管; (3)使用水熱方法制備的TiO_2納米管制備電池。用粉末涂覆的方法制備了納米管和納米顆粒P25不同配比的薄膜,分別配制染料溶液和電解液,組裝太陽能電池,研究其光電轉(zhuǎn)換性能。發(fā)現(xiàn)納米管的添加有助于提高染料敏化太陽能電池的短路電流。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 納米晶多孔薄膜 水熱法 TiO_2納米管
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(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4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 太陽能電池的發(fā)展概況和現(xiàn)狀10-14
• 1.1.1 太陽能和太陽能的利用10-11
• 1.1.2 太陽能電池與太陽能電池的分類11-14
• 1.2 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)和原理14-20
• 1.2.1 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理14-16
• 1.2.2 各組成部分對染料敏化太陽能電池光電性能的影響16-20
• 1.2.2.1 納米半導(dǎo)體多孔薄膜電極16-18
• 1.2.2.2 染料光敏化劑18-19
• 1.2.2.3 電解質(zhì)19
• 1.2.2.4 對電極19-20
• 1.3 二氧化鈦納米管太陽能電池20-22
• 1.3.1 新型Ti0_2薄膜電極的研究進(jìn)展20
• 1.3.2 Ti0_2納米管染料敏化太陽能電池20-22
• 1.4 本論文的選題和研究內(nèi)容22-23
• 第二章 氧化鈦納米管的水熱法制備及機(jī)理研究23-38
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備23-24
• 2.2 水熱法制備二氧化鈦納米管實(shí)驗(yàn)方法及步驟24-26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析26-34
• 2.3.1 不同方法處理水熱反應(yīng)產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析26-28
• 2.3.2 不同水熱反應(yīng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析28-30
• 2.3.3 不同水熱反應(yīng)溫度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析30-32
• 2.3.4 退火溫度對Ti0_2 納米管結(jié)構(gòu)的晶型分析32-34
• 2.4 Ti0_2納米管形成機(jī)理探討34-36
• 2.5 本章總結(jié)36-38
• 第三章 粉末涂敷法制備氧化鈦多孔膜38-46
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備38-39
• 3.2 二氧化鈦多孔薄膜的制備39-43
• 3.2.1 二氧化鈦納米管多孔膜的制備40-43
• 3.2.1.1 試驗(yàn)方法與流程40
• 3.2.1.2 二氧化鈦納米管漿料的配制40-41
• 3.2.1.3 導(dǎo)電基底清洗41-42
• 3.2.1.4 薄膜涂覆42-43
• 3.2.2 P25氧化鈦多孔膜的制備43
• 3.3 薄膜晶相與表面形貌分析43-44
• 3.4 本章總結(jié)44-46
• 第四章 溶膠-凝膠法制備氧化鈦多孔膜46-51
• 4.1 溶膠-凝膠法制備納米Ti0_2薄膜原理46-47
• 4.2 溶膠-凝膠法制備納米Ti0_2薄膜47-49
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備47-48
• 4.2.2 配置溶膠48-49
• 4.2.3 薄膜制備49
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論49-50
• 4.4 本章總結(jié)50-51
• 第五章 染料敏化太陽能電池的測試51-64
• 5.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備51
• 5.2 染料敏化太陽能電池的組裝51-54
• 5.2.1 染料的配置51-53
• 5.2.2 電解質(zhì)的配制53
• 5.2.3 對電極53-54
• 5.2.4 電池的組裝54
• 5.3 電池光電性能測試與分析54-63
• 5.3.1 染料敏化太陽能電池的性能指標(biāo)54-56
• 5.3.2 染料敏化太陽電池的性能測試及分析56-63
• 5.4 本章總結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論和展望64-66
• 6.1 本論文研究總結(jié)64-65
• 6.2 前景展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻碩期間取得的研究成果72-73

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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

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氧化鐵氣凝膠的制備及其表征    甘禮華,李光明,岳天儀,陳龍,武沈軍,周斌,王玨

TiO_2薄膜的制備方法及其對染料敏化太陽電池性能的影響    藍(lán)鼎,羅欣蓮,萬發(fā)榮,龍毅

敏化TiO_2納米晶太陽能電池    呂笑梅,方靖淮,陸祖宏

非晶半導(dǎo)體的研究與應(yīng)用    清水立生,嚴(yán)輝

納米新聞    

自犧牲模板法合成Mn_2O_3納米管    楊?？?周濤;詹升軍;周阿洋;柴多里;

科 研    

聚苯胺納米管的制備及其導(dǎo)電性研究    鄒勇,劉吉平

中國科技大學(xué)首次制備出層狀化合物CdCl_2納米管    

納米計(jì)算機(jī)    

德制成直徑1納米的碳納米管    

科技簡訊    

采用納米管制作柔性透明導(dǎo)體    Alix L.Paultre

犧牲模板法硒化銅納米管的制備與表征    張翠成;陳春年;蔣利民;胡文斌;

二氧化鈦納米管的合成及其表征    張?jiān)茟?肖鵬;盧露;

GaN納米管材料電學(xué)性質(zhì)的預(yù)測與設(shè)計(jì)    張剛;顧秉林;

鈦氧化物納米管的表征    李俊榮;張中太;唐子龍;

可溶性碳納米管的大規(guī)模制備    郭志新;秦玉軍;鄭東紅;汪長春;

TiO_2納米管負(fù)載鉑催化劑催化完全氧化甲醛    何運(yùn)兵;紀(jì)紅兵;

導(dǎo)電聚合物納米纖維合成納米管及其在藥物控制釋放上的應(yīng)用    王鷺;韓杰;郭榮;

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聚環(huán)氧乙烷/埃洛石納米管復(fù)合材料的制備與性能表征    曹艷霞;張國棟;嚴(yán)欣兵;王萬杰;王經(jīng)武;

銀摻雜TiO_2納米管制備與性能研究    李靜玲;陳文哲;黃世震;

含氟蒽衍生物在氣/液界面的組裝:從非手性分子到手性納米管    姚平平;汪海風(fēng);陳鵬磊;占肖衛(wèi);況勛;朱道本;劉鳴華;

以色列制備納米管    

制備納米管隨心所欲    田學(xué)科

直接構(gòu)筑C60納米管首獲成功    記者李曉巖

日本制成雙層納米管    

新納米管傳感器能檢測到單個(gè)爆炸物分子    記者 常麗君

日研制成功金納米管    記者 吳仲國

俄首次制成兩種原子的納米管    記者董映璧

納米管高強(qiáng)度陶瓷    烏 蘭

納米管理時(shí)代    東方贏

以發(fā)明制備納米管新方法    田學(xué)科

一維納米管功能化的理論研究    趙景祥

準(zhǔn)一維金屬、鐵氧體的制備和磁性    徐彥

多元金屬納米結(jié)構(gòu)燃料電池催化劑的設(shè)計(jì)與制備    崔春華

若干低維結(jié)構(gòu)和器件的第一原理研究與設(shè)計(jì)    郝少剛

碳納米管基載體的藥物輸運(yùn)相關(guān)性質(zhì)研究    劉卉春

鈰改性鈦基納米管的脫硝活性及抗堿/堿土金屬中毒性能研究    陳雄波

溫度響應(yīng)的超分子納米管的研究    王亮

金團(tuán)簇，納米管與杯芳烴分子晶體的理論研究    顧曉

金屬氧化物一維納米材料制備與性能研究    鄒強(qiáng)

低維納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)物性及ZnO：N中Zn-N定域結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性研究    李興華

TiO_2基納米管吸附—光催化氧化脫除燃煤煙氣中單質(zhì)汞的研究    周思瑤

稀土氧化物納米管、線的制備及表征    郭亮

用量子力學(xué)第一性原理計(jì)算方法研究納米材料    靳玉偉

以高核鉬簇多金屬氧酸鹽構(gòu)筑復(fù)合材料及應(yīng)用研究    熊添

包含平面四配位碳納米材料的第一性原理研究    張全忠

WO_3/TiO_2復(fù)合納米光催化材料制備及其光催化性能研究    劉陽

埃洛石的接枝改性及MTO的負(fù)載化研究    曹丹花

多孔陽極氧化鋁模板與V_2O_5納米管組裝體系的研究    余華

水熱法一維功能納米材料的生長、結(jié)構(gòu)和物性研究    余愿

碳氮納米管的制備、表征及場致電子發(fā)射特性研究    丁佩