染料敏化太陽能電池陽極的制備與性能研究

【摘要】： 染料敏化太陽能電池(DSSC)以其可持續(xù)發(fā)展性、環(huán)境友好性和簡單的制備工藝以及低成本等優(yōu)點成為世界范圍內(nèi)的研究熱點。DSSC光電轉(zhuǎn)化效率受陽極的制備方法和工藝影響甚大,優(yōu)化陽極增強光吸收、減少電子復(fù)合成為研究的重點。論文研究了DSSC光陽極的制備、優(yōu)化及改性。利用提拉法、水熱法等制備了TiO_2光陽極,并對TiO_2進行離子(N、Al~(3+)、Ni~(2+)、Zn~(2+))摻雜改性;同時研究了ZnO光陽極的制備工藝。對相應(yīng)的光陽極材料進行相結(jié)構(gòu)和表面形貌表征,并測試了基于不同光陽極的DSSC光電轉(zhuǎn)化性能和電化學(xué)性能。 研究表明,以TiO_2作為陽極的DSSC的電性能優(yōu)于以ZnO作為陽極的DSSC。本文在170℃水熱TiO_2,研磨漿料的時候不加乙酰丙酮和乳化劑OP的情況下獲得了最高光電轉(zhuǎn)化效率的DSSC,達6.37%;在乙酸鋅與三乙醇胺的物質(zhì)的量比為1:16時獲得了以ZnO作陽極的DSSC中最高光電轉(zhuǎn)化效率,達1.83%。 結(jié)果表明,適當厚度TiO_2致密膜能夠同時提高短路電流和開路電壓。適當?shù)墓怅枠O膜厚可以有效提高開路電壓。170℃水熱法制備的TiO_2光陽極具有最高的光電轉(zhuǎn)化效率。N摻雜TiO_2的DSSC開路電壓隨著摻N量的增加而增加,短路電流密度隨之先增大后減小,填充因子比未摻N的有顯著提高;而金屬離子Al~(3+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)的摻雜并不能提高DSSC的性能。在強堿制備ZnO的DSSC中,片狀ZnO光陽極組成的DSSC短路電流密度大,開路電壓隨鹽堿比減小而增大。堿路徑制備的電池比酸路徑的短路電流密度大。弱堿制備ZnO的DSSC填充因子較大,開路電壓隨鹽堿比減小而增大。通過復(fù)阻抗分析,以ZnO作陽極的DSSC三相界面電阻很大,因此其光電轉(zhuǎn)化效率較低于TiO_2作陽極的DSSC。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 浸漬提拉 水熱法 摻雜 二氧化鈦 氧化鋅
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 概論8-23
• 1.1 選題背景8-9
• 1.2 文獻綜述9-22
• 1.3 研究意義和內(nèi)容22-23
• 2 實驗23-32
• 2.1 TiO_2 光陽極的修飾23-26
• 2.2 水熱法制備TiO_226-28
• 2.3 TiO_2 中氮的摻雜28-29
• 2.4 TiO_2 中Al~(3+)、ni~(2+)、Zn~(2+)的摻雜29-30
• 2.5 ZnO 的制備30-32
• 3 結(jié)果和分析32-58
• 3.1 X 射線衍射(XRD)分析32-36
• 3.2 形貌分析36-41
• 3.3 光電性能測試41-55
• 3.4 電化學(xué)測試55-58
• 4 結(jié)論58-59
• 致謝59-60
• 參考文獻60-65
• 附錄1 攻讀碩士期間發(fā)表的論文65-66
• 附錄2 DSSC 復(fù)阻抗擬合66-67

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