靜電自組裝制備納米染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極

【摘要】： 能源問(wèn)題是制約目前世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的首要問(wèn)題,太陽(yáng)能作為一種取之不盡、用之不竭、無(wú)污染潔凈的特性,成為最有希望的新型能源之一。染料敏化納米晶Ti02太陽(yáng)能電池(DSSC)制作工藝簡(jiǎn)單、成本低和性能穩(wěn)定,引起了各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注。而多孔納米TiO2薄膜是DSSC電池體系中最重要的部分之一 本文采用水熱法合成納米晶TiO2,將合成的TiO2粉體制成膠體,采用靜電自組裝法(ESAM)將膠體吸附在FTO導(dǎo)電玻璃上,制成染料敏化納米晶TiO2太陽(yáng)能電池的光陽(yáng)極。在此基礎(chǔ)上,借助SEM、XRD、XPS等手段分析表征了TiO2粉體和TiO2多孔薄膜的相組成和顯微組織。 探討水熱合成過(guò)程中前驅(qū)體的pH值、反應(yīng)溫度和水熱合成時(shí)間控制TiO2納米晶粒晶相、平均粒徑和形貌等的影響規(guī)律,結(jié)果表明前驅(qū)體pH=10.5,水熱合成溫度120℃,水熱合成時(shí)間為5h時(shí),能夠得得平均粒徑為7.1nm的銳鈦礦相納米Ti02晶粒。 在前面工作的基礎(chǔ)上,以Ti02多孔薄膜為光陽(yáng)極,以碳修飾的導(dǎo)電玻璃為光陰極,以I-／I3-溶液為液體電解質(zhì),組裝成DSSC太陽(yáng)能電池,并對(duì)其光電性能進(jìn)行了測(cè)定。研究薄膜厚度對(duì)薄膜形貌、組成薄膜晶體的晶型以及對(duì)電池光電性能的影響,結(jié)果表明由7層TiO2薄膜組成的DSSC太陽(yáng)能電池的效果最佳,其光電轉(zhuǎn)換率為3.53%。 【關(guān)鍵詞】：DSSC 納米TiO_2 水熱法 靜電自組裝(ESAM)
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-21
• 1.1 選題背景7-8
• 1.2 太陽(yáng)能電池8-10
• 1.2.1 太陽(yáng)能電池分類(lèi)8-9
• 1.2.2 染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)9
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)光伏研究進(jìn)展9-10
• 1.3 染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)結(jié)構(gòu)和基本原理10-15
• 1.3.1 DSSC電池結(jié)構(gòu)10-11
• 1.3.2 DSSC電池工作原理11-12
• 1.3.3 DSSC電池各組成部分對(duì)電池光電性能的影響12-15
• 1.4 納米TiO_2薄膜15-18
• 1.4.1 納米TiO_2薄膜的制備15-17
• 1.4.2 納米TiO_2薄膜的表面修飾17-18
• 1.4.3 納米TiO_2薄膜的耦合18
• 1.4.4 納米TiO_2薄膜的摻雜18
• 1.5 研究意義18-19
• 1.6 論文研究的內(nèi)容19-20
• 1.7 研究工藝流程圖20-21
• 2 實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)過(guò)程21-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料與設(shè)備21-22
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料21
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備21-22
• 2.2 納米TiO_2粉體的制備22
• 2.3 DSSC光陽(yáng)極的制備22-25
• 2.3.1 FTO導(dǎo)電玻璃的準(zhǔn)備22
• 2.3.2 TiO_2膠體的制備22-23
• 2.3.3 正負(fù)電化處理23
• 2.3.4 靜電自組裝(ESAM)制備TiO_2薄膜23-24
• 2.3.5 電解質(zhì)溶液的配制24-25
• 2.3.6 C膜對(duì)電極的制備25
• 2.3.7 天然葉綠素的提取和染色25
• 2.4 納米TiO_2粉體及薄膜的表征25-26
• 2.4.1 X射線衍射(XRD)25
• 2.4.2 透射電鏡(TEM)25
• 2.4.3 X射線光電子能譜儀(XPS)25-26
• 2.5 DSSC光陽(yáng)極性能26-31
• 2.5.1 電池的組裝26
• 2.5.2 DSSC的伏安特性26-27
• 2.5.3 DSSC性能測(cè)試指標(biāo)27-31
• 3 水熱合成納米二氧化鈦31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 水熱法制備納米二氧化鈦的影響因素31-38
• 3.2.1 前驅(qū)體的pH值32-33
• 3.2.2 水熱合成溫度33-36
• 3.2.3 水熱合成時(shí)間36-38
• 3.3 水熱反應(yīng)機(jī)理的初探38-40
• 3.3.1 水熱反應(yīng)38
• 3.3.2 納米晶核的形成和長(zhǎng)大過(guò)程38-39
• 3.3.3 二氧化鈦納米晶核形成的數(shù)學(xué)表達(dá)39-40
• 3.4 小結(jié)40-42
• 4 分子靜電自組裝法制備DSSC光陽(yáng)極42-53
• 4.1 分子靜電自組裝42-43
• 4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論43-53
• 4.2.1 TiO_2薄膜的表征與分析43-49
• 4.2.2 CATC[/SDS/TiO_2]_n薄膜自組裝過(guò)程分析49-50
• 4.2.3 DSSC太陽(yáng)能電池性能測(cè)試50-53
• 5 結(jié)論53-55
• 致謝55-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 在校學(xué)習(xí)期間發(fā)表的論文62

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