太陽能電池相關測試系統開發(fā)及染料敏化太陽能電池染料還原速率的研究

【摘要】： 太陽能的光電轉換是開發(fā)太陽能的最重要途徑。太陽能電池是一個半導體器件,這一器件在受到太陽光照射時產生的光伏效應將太陽輻射能直接轉換成直流電能。半導體材料的平帶電位(Flat band potential),入射單色光子-電子轉化效率IPCE(Incident photon-to-electron conversion efficiency),太陽能電池的電流-電壓曲線(I-V曲線)等都是表征太陽能電池性能好壞的重要參數,因此,開發(fā)相應的測試系統是從事太陽能電池的研究的重要基本工具。 針對太陽能電池研究中對半導體材料的平帶電位、IPCE和電流-電壓曲線測量和數據分析的需求,設計相應的測量裝置和方法,并在Microsoft Excel環(huán)境下,通過使用VBA (Visual Basic Application)工具,對基于GPIB(General Purpose Interface Bus)總線的恒電位儀和單色儀等儀器設備進行編程實現平帶電位、IPCE和I-V曲線的自動測量功能,并且集成了數據處理及數據管理功能,對實驗結果進行處理分析,極大的提高了測量及數據處理的效率,為用戶的頻繁使用提供了有力支持。 對于染料敏化太陽能電池,染料的還原過程(2dye++3I-→2dye+I3-)是同時涉及到工作電極(TiO2薄膜電極)和電解質的重要反應過程,染料還原速率的大小會對電池的短路光電流有很大的影響。因此,染料還原速率對電池的機理(尤其對電解質的機理)研究具有重要意義。 染料敏化電池中染料的氧化和還原反應是由一系列復雜的反應所構成。其的氧化和還原速率如何將直接影響該電池的穩(wěn)定性和電池的轉換效率。本文采用對染料氧化還原過程的循環(huán)伏安曲線進行計算機模擬,進而與實驗曲線擬合的方法,近似的得出染料氧化和還原反應的反應速度常數。并用實驗結果驗證這一方法的有效性。這樣就為優(yōu)化該電池的性能提供一定的指導依據。 基于對循環(huán)伏安曲線的計算機模擬,本論文完成了特定反應體系的循環(huán)伏安曲線的擬合,近似的得出了該體系中染料氧化和還原反應的表觀反應速度常數,為今后進一步的研究其他體系奠定了一定的基礎。 【關鍵詞】：太陽能電池 平帶電位 入射單色光子-電子轉化效率 電流-電壓曲線 染料敏化太陽能電池 反應速度常數
【學位授予單位】：四川大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要2-4
• 英文摘要4-8
• 第1 章前言8-27
• 1.1 敏化太陽能電池的基本結構和工作原理10-14
• 1.1.1 敏化太陽能電池的基本結構10-12
• 1.1.2 敏化太陽能電池的工作原理12-14
• 1.2 敏化太陽能電池的發(fā)展歷史及研究現狀14-16
• 1.3 太陽能電池中描述光電性能的重要參數測量16-20
• 1.3.1 半導體薄膜電極的平帶電位測量16
• 1.3.2 入射單色光的光電轉換效率（IPCE）測量16-17
• 1.3.3 電流－電壓關系曲線（I－V 曲線）測量17-20
• 1.4 染料敏化太陽能電池電極表面染料還原速率的研究20-21
• 1.5 本課題的提出和研究路線21-23
• 1.5.1 太陽能電池相關測試軟件的設計與開發(fā)21
• 1.5.2 染料敏化太陽能電池電極表面染料還原速率的研究21-23
• 參考文獻23-27
• 第2 章太陽能電池相關測試系統的設計與開發(fā)27-57
• 2.1 儀器設備27-34
• 2.1.1 GPIB 接口總線27-29
• 2.1.2 GPIB 程控測試儀器29-32
• 2.1.3 其它器材32-34
• 2.2 自動測試系統設計34-55
• 2.2.1 NI-488/NI-488.2 通信協議在VBA 環(huán)境下的實現34-38
• 2.2.2 可變電勢光譜法測定平帶電位系統的設計38-42
• 2.2.3 IPCE－λ曲線測試系統的設計42-50
• 2.2.4 I－V 曲線測試系統的設計50-55
• 2.3 工作總結55-56
• 參考文獻56-57
• 第3 章計算機模擬循環(huán)伏安研究染料還原速率57-88
• 3.1 半積分方法計算循環(huán)伏安曲線57-70
• 3.1.1 可逆反應的循環(huán)伏安曲線計算57-64
• 3.1.2 不可逆或準可逆反應的計算64-70
• 3.2 模擬循環(huán)伏安研究電極表面染料還原速度70-87
• 3.2.1 電極表面為可逆反應70-76
• 3.2.2 電極表面為準可逆或不可逆反應76-82
• 3.2.3 結論82-87
• 參考文獻87-88
• 致謝88-89
• 研究生期間發(fā)表的文章89-91
• 附錄91-93
• 附錄一 NI-488.2 常規(guī)函數集91-92
• 附錄二 NI-488.2 多設備函數集92-93

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

半導體CdS簇合物的制備及性能    張敬波,林原,肖緒瑞

染料敏化納米薄膜太陽能電池的研究進展    施永明,趙高凌,沈鴿,張溪文,翁文劍,杜丕一,韓高榮

Graetzel型光電化學太陽能電池(PEC)研究進展    錢新明,白玉白,李鐵津,湯心頤,呂紅輝

L－B膜修飾電極循環(huán)伏安行為模擬──（Ⅰ）電荷轉移速度常數對循環(huán)伏安性能的影響    林原，肖緒瑞

GPIB接口實現及應用    陳星燎,陳金樹,陳鋒

納米晶體化學太陽電池的研究    戴松元,王孔嘉,鄔欽崇,王瑜

低溫制備柔性染料敏化太陽能電池TiO_2薄膜電極    張鳳;陶杰;陶海軍;董祥;

Au-TiO_2納米復合膜電極的光電化學性能及其表面形貌    崔曉莉,趙崇軍,嚴曼明,莊繼華,江志裕

納米WO_3薄膜的制備方法及其性質研究    黃榮;

沸石基質中CdS團簇的Raman光譜及量子尺寸效應    王安平,于洪林,姚杰

太陽能電池及材料研究    梁宗存,沈輝,李戩洪

色素增感太陽能電池穩(wěn)定化研究    張晨寧;胡志強;劉俐宏;

色素增感太陽能電池電解質的研究進展    劉麗紅;胡志強;張晨寧;高巖;于仙仙;王一;

不同方法制備的TiO_2薄膜電極光電性能比較    任志宇;辛柏福;史克英;張新;劉佳;王文佳;井立強;付宏剛;

染料敏化納米薄膜太陽能電池的研究進展    施永明,趙高凌,沈鴿,張溪文,翁文劍,杜丕一,韓高榮

紫外輻射法低溫制備柔性TiO_2薄膜電極及其性能研究    侯麗新;田嵐;紀雪梅;劉賢豪;

低價太陽電池的研制及未來發(fā)展前景    戴松元;徐煒煒;翁堅;肖尚鋒;黃陽;陳雙宏;胡林華;王孔嘉;

染料敏化納米二氧化鈦薄膜太陽能電池中的電荷復合    張哲;葛偉杰;周保學;蔡俊;蔡偉民;

國內外物化實驗教學發(fā)展趨勢及對物化實驗教學改革的探討    賀德華;麻英;

納米二氧化鈦光陽極材料控制合成及光電化學性能    邵瑋

高性能染料敏化太陽能電池的制備與研究    李曉冬

雙D-π-A結構芳胺類染料的合成及其在染料敏化太陽能電池中的應用研究    洪艷平

La_2NiO_4系類鈣鈦礦薄膜的溶膠-凝膠法制備及氧敏特性的研究    李曉雷

新型3H吲哚熒光菁染料的合成與性能研究    陳秀英

新型發(fā)光和光電材料的電化學    席燕燕

納米二氧化鈦及其復合物在生物電化學領域中的應用    許娟

敏化納晶TiO_2薄膜電極的制備及性能研究    張含平

TiO_2納米晶材料的氣敏及光敏性能研究    鄒博

硬脂酸法合成TiO_2納米晶對染料廢水的光催化改性    陳騁

敏化太陽能電池中染料的合成研究    徐丹

多控制功能數字衰減器的研究設計    劉清華

含8-羥基喹啉的聚合金屬配合物的合成及其光伏性能    肖麗芬

咔唑類染料敏化太陽能電池制備研究    王忠原

三苯胺類染料分子的設計合成及其光伏性能研究    張璐

基于ARM9的LXI程控電源的研究與實現    楊寧

基于ARM9的LXI數字多用表的研究與實現    謝勝祥

二氧化鈦納米棒薄膜材料及其太陽電池的溶膠—凝膠制備與光催化活性的研究    那日蘇

TiO_2納米晶薄膜電極的表面修飾和光電化學性質    王紀超

脈沖激光液相沉積制TiO_2納米薄膜及其光電性能    王國兵

納米尺度TiO_2聚苯胺多孔膜電極光電化學研究    柳閩生,郝彥忠,喬學斌,楊邁之,蔡生民,李永舫

半導體光催化劑的表面修飾    王傳義,劉春艷,沈濤

溶膠－凝膠法制備摻雜二氧化鈦薄膜及其光電性能研究    徐靈戈，黎甜楷，王淑琴，徐維并

敏化TiO_2納米晶太陽能電池    呂笑梅,方靖淮,陸祖宏

TiO_2光催化反應及其在廢水處理中的應用    沈偉韌,趙文寬,賀飛,方佑齡

半導體多相光催化應用研究進展    韓兆慧,趙化僑

半導體的表面修飾與其光電化學應用    岳林海,徐鑄德

無定形納米Fe_2O_3微粒的光電化學特性    錢新明,呂紅輝,張昕彤,李英順,白玉白,李鐵津,湯心頤

光電池染料敏化的研究進展    敬炳文,張曼華,沈濤

NPC電池高光電轉換效率原因探討    戴松元，王孔嘉，鄔欽崇，王瑜

金屬鐵在自發(fā)電池系統中對U~(6+)的還原作用    戴祖源

氧化物型雜質或添加劑對鐵氧化物還原動力學的影響    劉建華,張家蕓,魏壽昆

冷軋鋼板的氧化還原動力學研究    徐秀清;王順興;周旭東;

二氧化硫脲在還原染料染色中過還原問題的研究    孫曰圣

氧化鋅真空還原基本規(guī)律的研究    郭先健;李淑蘭;戴永年;

30％TBP(煤油)-硝酸體系中HNO_3及U(Ⅵ)的電解還原動力學    邰德榮;仝繼紅;劉俊;楊立春;鄭紹強;

A301型氨合成催化劑還原動力學的研究    李小年，劉化章，周望岳

待發(fā)表文章摘要預報    

高爐型高鈦渣中 MnO 還原的物理化學    曲彥平,張義順,杜鶴桂

鐵礦石熔融還原速率的研究    張羨夫,萬愛珍,唐國章

Pu(Ⅵ)在模擬地下水中還原行為的研究    魏連生;趙燕菊;孔令琴;林漳基;

新型環(huán)境凈化材料—半導體光催化氧化物的研制與開發(fā)    王輝耀;徐培;王天民;

大蒜白斑病菌毒素對大蒜葉肉細胞質膜H~+-ATPase水解活力及氧化還原系統的影響    鄭露;呂茹婧;姜道宏;黃俊斌;Tom Hsiang;

腐殖酸還原Pu(Ⅵ)的動力學研究(英文)    譚建新;陳耀中;林漳基;

流態(tài)化鐵礦粉防粘機理研究    王建軍;李兆豐;

黃腐酸和湖泊微孔水對Fe(Ⅱ)還原Cr(Ⅵ)為Cr(Ⅲ)的影響    Sheela G.Agrawal;Ryan L.Fimmen;Yuping Chin;馬麗穎;

自振動凝膠的動力學特性及參數影響分析    王鵬飛;周進雄;李梅娥;徐峰;盧天健;

CO氣氛下還原Fe_2O_3過程中鐵晶須生長的原位觀察    趙志龍;唐惠慶;郭占成;邵劍華;王中磊;陳瑜;

納米儲氧材料Pr_6O_(11)性能的研究    趙曉敏;鄭君海;張胤;郭長慶;李文學;任慧平;安勝利;張建旗;

銀銅離子復合體系的光催化還原    徐玉欣;李越湘;彭紹琴;呂功煊;李樹本;

沉積物甲烷厭氧氧化—從珠江河口至南海    吳自軍

N，N-二甲基羥胺在鈾钚分離中的應用和計算機程序的開發(fā)    何輝

基于生物反應器的城市生活垃圾快速降解與滲濾液原位脫氮特性研究    郝永俊

Leucobacter sp. CRB1菌還原鉻（VI）的機理及其在鉻渣解毒中的應用    朱文杰

微/納米級鐵礦粉氣相還原動力學研究    李秋菊

不同光、溫對冷敏感植物黃瓜與耐冷植物Rumex K-1 PSⅠ和PSⅡ光化學活性的影響    王維斌

設施番茄鹽毒害及緩解機理研究    何勇

零價鐵還原地下水中硝基芳香化合物的效能研究    劉蕾

生物還原耦合化學吸收處理模擬煙氣中NO_x的機理及工藝研究    張士漢

釩鈦磁鐵精礦轉底爐多層球還原基礎研究    胡途

電化學還原染色工藝及其機理的研究    羅小勤

電極生物膜法同時還原NO_x絡合吸收液中的Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA    糜徐紅

氧化鎂真空碳熱還原反應實驗研究    李志華

不同電子供體對水稻土中鐵還原的影響    孫麗蓉

海水中鐵的光化學研究    趙潤德

利用重組菌不對稱還原4-氯乙酰乙酸乙酯    李靜

鈦鐵礦固態(tài)還原法鐵鈦分離基礎研究    肖春梅

不銹鋼粉塵直接還原機理的研究    宋海琛

元素摻雜維氏體的微結構、結構穩(wěn)定性和宏觀性質    李曉飛

水稻土中異化鐵還原對Cr（Ⅵ）還原的環(huán)境化學效應    李松