柔性敏化太陽能電池的制備

【摘要】： 太陽能作為一種清潔可持續(xù)能源，日益受到人們的青睞。本文綜合闡述了太陽能電池的發(fā)展歷史，太陽能電池的材料、結(jié)構(gòu)，發(fā)展?fàn)顩r及存在的問題等內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，為了拓寬太陽能電池的應(yīng)用范圍，探索柔性敏化太陽能電池的制備條件和性能之間的關(guān)系。 首先，本論文對柔性太陽能電池的低溫下的制備工藝進行了研究。通過鈦酸異丙酯水解生成TiO_2溶膠，再通過水熱合成獲得凝膠，然后用絲網(wǎng)印刷的方法制備出柔性TiO_2薄膜太陽能電極。對其結(jié)構(gòu)和性能的研究表明，水熱反應(yīng)溫度、薄膜印刷次數(shù)和薄膜燒結(jié)條件分別是TiO_2結(jié)晶程度、薄膜厚度和薄膜與基板的結(jié)合程度的決定因素，進而也影響著電極的光電化學(xué)性能。在240℃條件下對TiO_2溶膠進行水熱合成，然后在135℃下對TiO_2薄膜熱處理10分鐘，TiO_2膜的光電化學(xué)性能以及基板與薄膜之間的穩(wěn)定性達到最佳。 接著，為了提高TiO_2薄膜的機械性能和薄膜與基板間的穩(wěn)定性，本研究還對小分子添加劑的引入進行研究，這是本次工作的一個創(chuàng)新點。以往研究常常加入大分子的樹脂材料，雖然能提高薄膜的穩(wěn)定性，卻會對薄膜的導(dǎo)電性產(chǎn)生不良影響。小分子添加劑分子量小，易分解，不容易殘留在TiO_2薄膜上。在絲網(wǎng)印刷過程中，加入乙二醇，乙二醇甲醚等小分子添加劑。結(jié)果表明，對于玻璃基板上的TiO_2薄膜，小分子添加劑的加入，有利于改善薄膜的開裂情況，還有利于薄膜對染料的吸附，提高敏化TiO_2光電極的光電轉(zhuǎn)化效率。對于柔性的太陽能電極，小分子添加劑的引入，能幫助提高柔性基板上TiO_2的穩(wěn)定性，同時，TiO_2薄膜光電極的光電轉(zhuǎn)化性能沒有明顯的降低。 最后，為提高柔性TiO_2光電極的光電轉(zhuǎn)化效率，本論文通過高分子染料和無機納米顆粒量子點對電極進行了敏化處理。對敏化后柔性薄膜光電極的光電性能研究表明，兩種敏化均使電極的光電流提高。同時發(fā)現(xiàn)，在無機納米量子點敏化過程中，量子點的合成過程對敏化后的光電極效率有影響。合成過程中的pH值和pH調(diào)節(jié)劑的種類的不同，都會對敏化光電極光電轉(zhuǎn)化效率的高低有影響。 【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 柔性 TiO_2光電薄膜 高分子染料 CdS粒子
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 文獻綜述9-28
• 1.1 引言9
• 1.2 太陽能電池綜述9-11
• 1.3 濕化學(xué)太陽能電池11-25
• 1.3.1 半導(dǎo)體光電化學(xué)電池11-21
• 1.3.1.1 染料敏化太陽能電池(DSC太陽能電池)11-17
• 1.3.1.2 無機粒子敏化太陽能電池17-20
• 1.3.1.3 納米陣列太陽能電池20-21
• 1.2.2 敏化太陽能電池發(fā)展趨勢21-25
• 1.2.2.1 提高染料的敏化效率22-23
• 1.2.2.2 大面積太陽能電池23-24
• 1.2.2.3 柔性太陽能電池24-25
• 1.3 柔性太陽能電池25-27
• 1.3.1 和傳統(tǒng)濕化學(xué)電池的區(qū)別25-26
• 1.3.2 柔性太陽能電池的制備方法26
• 1.3.3 柔性太陽能電池的制備重點26-27
• 1.4 課題的提出27-28
• 第二章 實驗方法28-33
• 2.1 襯底清洗28
• 2.2 實驗設(shè)備28-29
• 2.3 主要實驗原料29
• 2.4 樣品的制備29-31
• 2.4.1 多孔TiO_2薄膜的制備29-30
• 2.4.2 CdS納米粒子的制備30
• 2.4.3 電極的制備30-31
• 2.5 樣品分析測試方法31-33
• 2.5.1 X射線衍射(XRD)31
• 2.5.2 透射電鏡(TEM)31
• 2.5.3 場發(fā)射掃描電鏡(SEM)31-32
• 2.5.4 紫外可見吸收光譜(UV-VIS Absorption spectrum)32
• 2.5.5 光電化學(xué)特性測試32-33
• 第三章 柔性太陽能電池制備優(yōu)化條件的探索33-44
• 3.1 膜厚對TiO_2膜的性能的影響33-35
• 3.2 燒結(jié)溫度對薄膜性能的影響35-37
• 3.3 水熱溫度系列37-40
• 3.4 柔性基板上的燒結(jié)溫度的研究40-43
• 3.5 小結(jié)43-44
• 第四章 小分子添加劑對TiO_2柔性光電極性能影響44-51
• 4.1 實驗方法44-45
• 4.2 添加劑對薄膜表面微觀結(jié)構(gòu)的影響45-46
• 4.3 加入小分子添加劑的TiO_2試樣的光學(xué)性能46-47
• 4.4 不同TiO_2薄膜的光電化學(xué)性能47-49
• 4.5 小分子添加劑對柔性TiO_2太陽能電極的影響49-50
• 4.6 小結(jié)50-51
• 第五章 無機量子點或有機染料敏化柔性TiO_2電極51-60
• 5.1 無機量子點制備過程對敏化TiO_2薄膜光電極的影響51-52
• 5.2 CdS納米顆粒在制備過程中的化學(xué)反應(yīng)52-53
• 5.3 pH值修飾劑對CdS納米粒子顆粒大小和光學(xué)性能的影響53-56
• 5.4 不同的pH調(diào)節(jié)劑對CdS粒子敏化的TiO_2薄膜光電極的影響56-57
• 5.5 無機納米顆粒和有機染料米敏化的柔性TiO_2太陽能電極57-59
• 5.6 小結(jié)59-60
• 第六章 結(jié)論60-61
• 參考文獻61-66
• 致謝66-67
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文67

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