太陽能電池電極材料制備及其性能研究

【摘要】： 納米晶TiO2多孔薄膜電極和摻鋁氧化鋅(ZAO)薄膜電極是由兩種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料TiO2和ZnO制備的,對二者的研究也得到廣泛的開展,它們各方面性能都比較優(yōu)越,已經(jīng)作為電極材料被應(yīng)用于太陽能電池。同多酸(IPA)和雜多酸(HPA)具有良好的氧化還原性能,將其用作催化劑已形成催化化學(xué)中的一個新興領(lǐng)域。雜多酸根是帶有高負(fù)電荷的大陰離子,作為對離子可很容易地?fù)诫s到導(dǎo)電聚合物膜中,從而賦予該聚合物膜一些特定的功能,也具有太陽能電池所要求的部分電極材料性能指標(biāo),是一種潛在的太陽能電池電極材料。 本論文采用溶膠-凝膠法(Sol-Gel)在普通或?qū)щ姴ＡЩ咨现苽淞思{米晶TiO2多孔薄膜電極和ZAO透明導(dǎo)電薄膜電極,采用電化學(xué)方法在不銹鋼基底上制備了多酸(磷鎢酸)薄膜電極,并對其制備工藝條件進(jìn)行了對比性研究。利用差熱分析儀(DTA)、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、分光光度計(Spectrophotometer)和四探針測試儀(Four-point Probe Method)對薄膜的結(jié)構(gòu)和光電特性進(jìn)行了研究。 通過對溶膠-凝膠方法制備納米晶TiO2薄膜電極和ZAO透明導(dǎo)電薄膜電極的工藝參數(shù)優(yōu)化研究和所制備電極性能的分析,制備納米晶TiO2薄膜電極材料的最佳條件:溶膠濃度0.5mol/L,鍍膜層數(shù)8層,退火溫度為550～600℃,并且升溫速率應(yīng)控制在2℃/min;制備ZAO薄膜的最佳工藝條件為:溶膠濃度0.75mol/L、摻雜量1.5atm%,鍍膜層數(shù)10層(厚度約136nm)、退火溫度600℃。 將多酸薄膜用作太陽能電池電極材料是一個新的研究課題,對它的研究才剛剛起步。通過對電化學(xué)方法制備多酸薄膜電極的工藝參數(shù)優(yōu)化研究和所制備電極性能的分析,確定了電化學(xué)反應(yīng)制備多酸薄膜電極材料的最佳工藝條件為:多酸溶液濃度5×10-3mol/L、吡咯溶液濃度5×10-2mol/L、反應(yīng)電壓1.0V、反應(yīng)時間60min。而要將多酸薄膜作為太陽能電池電極材料更好地應(yīng)用到太陽能電池中,其結(jié)構(gòu)和光電性能等還有待于今后進(jìn)一步的研究。 【關(guān)鍵詞】：溶膠-凝膠法 電化學(xué)方法 納米晶TiO_2薄膜電極 ZAO薄膜電極 多酸薄膜電極
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TM914.42
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 緒論8-29
• 一、課題的研究背景8-9
• 二、新能源與可再生能源9-10
• 三、太陽能電池10-15
• 1 太陽能資源10-11
• 2 太陽能電池11-15
• 四、太陽能電池電極材料的研究進(jìn)展15-27
• 1 納米晶二氧化鈦薄膜電極——染料敏化太陽能電池電極16-22
• 2 摻鋁氧化鋅（ZnO：Al，ZAO）薄膜電極22-25
• 3 多酸薄膜電極25-27
• 五、課題研究的主要內(nèi)容、目的及意義27-29
• 第一章 納米晶TiO_2薄膜電極制備與性能研究29-42
• 1.1 納米晶TiO_2 薄膜的制備29-33
• 1.1.1 溶膠-凝膠法的基本原理29-30
• 1.1.2 納米晶TiO_2 薄膜電極制備過程的化學(xué)反應(yīng)機理30
• 1.1.3 納米晶TiO_2 薄膜電極的制備工藝過程30-33
• 1.2 納米晶TiO_2 薄膜電極的性能研究33-41
• 1.2.1 TiO_2干凝膠差熱-熱重分析33-35
• 1.2.2 納米晶TiO_2薄膜電極的表面形貌特征與結(jié)構(gòu)分析35-39
• 1.2.3 納米晶TiO_2薄膜電極的光學(xué)性能39-41
• 本章小結(jié)41-42
• 第二章 摻鋁氧化鋅（ZAO）薄膜電極的制備與性能研究42-57
• 2.1 ZAO 薄膜電極的制備42-45
• 2.1.1 ZnO 薄膜電極制備過程的化學(xué)反應(yīng)機理42-43
• 2.1.2 ZnO 薄膜電極制備工藝過程43-45
• 2.2 ZAO 薄膜電極的性能研究45-56
• 2.2.1 ZAO 干凝膠差熱－熱重分析結(jié)果與討論45-46
• 2.2.2 ZAO 薄膜電極的表面形貌特征與結(jié)構(gòu)分析46-49
• 2.2.3 ZAO 薄膜電極的X 射線衍射檢測49-51
• 2.2.4 ZAO 薄膜電極的光學(xué)性能51-53
• 2.2.5 ZAO 薄膜電極的電學(xué)性能53-56
• 本章小結(jié)56-57
• 第三章 多酸電極的制備與性能研究57-68
• 3.1 多酸薄膜電極的制備57-60
• 3.1.1 多酸薄膜電極制備主要原料及其化學(xué)性質(zhì)57-59
• 3.1.2 多酸薄膜電極的制備工藝過程59-60
• 3.2 多酸薄膜電極的性能研究60-67
• 3.2.1 多酸薄膜電極的循環(huán)伏安特性研究60-62
• 3.2.2 多酸薄膜電極的表面形貌特征與結(jié)構(gòu)分析62-65
• 3.2.3 多酸薄膜電極的電學(xué)性能65-67
• 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-73
• 致謝73-74

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