染料敏化太陽能電池TiO_2多孔薄膜電極研究

【摘要】： 染料敏化太陽能電池(DSSC)以其優(yōu)良的性能和廉價的成本在科學(xué)研究和實際應(yīng)用方面引起了很大的關(guān)注,被認為是未來光伏發(fā)電最有前景的方向之一。 為提高以TiO_2納晶多孔薄膜電極為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體納晶太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性,本論文主要研究了TiO_2納米晶多孔薄膜的微結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。 1.改變TiO_2漿料中PEG的濃度和絲網(wǎng)印刷的層數(shù)以改變TiO_2多孔納米晶薄膜的厚度,通過I-V特性曲線的測量,研究膜厚與DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率之間的關(guān)系,。通過實驗,染料-電解質(zhì)體系中的膜厚得到最優(yōu)化。 2.用TiCl_4的化學(xué)處理方法改善了TiO_2納晶多孔薄膜電極的微結(jié)構(gòu)使導(dǎo)電性增加,提高了電子輸運速率并增強了表面與染料分子的鍵合,有利于電子的注入,大大提高了光電轉(zhuǎn)化效率。 3.TiO_2納米粉末由于表面電荷作用而造成聚集的情況產(chǎn)生,用HNO_3溶液預(yù)處理TiO_2粉末,減少光陽極表面的裂痕和顆粒之間的團聚,增大了薄膜比表面積,增加了染料的吸附,增大了電池電流,大大提高了光電轉(zhuǎn)換效率。 4.對商品TiO_2納米顆粒強堿回流處理的方法制備了高產(chǎn)率、大比表面積的TiO_2納米管。將制備得到的TiO_2納米管制備電池光陽極,研究了電池的I-V特性曲線。通過實驗得出,TiO_2納米管的引入有效增大了開路電壓和填充因子,減少了電池的暗電流,證明了是一種極有前途的電池電極材料。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 TiO_2納晶多孔薄膜電極 TiO_2納米管 光電轉(zhuǎn)換效率
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(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9-10
• Abstract10-12
• 第一章 引言12-23
• 1.1 能源危機與太陽能利用12-15
• 1.2 太陽能電池綜述15-16
• 1.3 染料敏化太陽能電池的發(fā)展16-18
• 1.4 本論文研究的目的和內(nèi)容18-20
• 1.4.1 研究目的18
• 1.4.2 研究內(nèi)容18-20
• 參考文獻20-23
• 第二章 染料敏化電池的結(jié)構(gòu)、工作原理及性能參數(shù)23-36
• 2.1 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)23-27
• 2.2 染料敏化太陽能電池的工作原理27-30
• 2.3 染料敏化太陽能電池的性能參數(shù)30-34
• 2.3.1 光電流工作譜和入射單色光-電轉(zhuǎn)化效率(IPCE)30-31
• 2.3.2 染料敏化太陽能電池的輸出特性31-34
• 參考文獻34-36
• 第三章 TiO_2納晶多孔薄膜電極的制備與特性研究36-54
• 3.1 實驗儀器36-41
• 3.1.1 掃描電子顯微鏡(SEM)36-37
• 3.1.2 臺階儀37-38
• 3.1.3 I-V曲線測量系統(tǒng)38-40
• 3.1.4 UV-VIS分光光度計40-41
• 3.2 實驗過程41-46
• 3.2.1 實驗材料41-42
• 3.2.2 實驗步驟及方法42-46
• 3.3 TiO_2納晶多孔薄膜形貌、結(jié)構(gòu)的表征46-52
• 3.3.1 SEM形貌46-47
• 3.3.2 吸收光譜47-48
• 3.3.3 最佳膜厚的選擇48-50
• 3.3.4 光強對光電轉(zhuǎn)換效率的影響50-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 參考文獻53-54
• 第四章 TiO_2納晶多孔薄膜的化學(xué)處理54-63
• 4.1 TiCl_4溶液處理光陽極54-58
• 4.1.1 實驗步驟及方法54-56
• 4.1.2 化學(xué)修飾后TiO_2薄膜結(jié)構(gòu)、電池性能的表征56-58
• 4.2 HNO_3處理P25粉末58-61
• 4.2.1 實驗過程59
• 4.2.2 HNO_3處理后電極結(jié)構(gòu)、電池性能的表征59-61
• 4.3 本章小結(jié)61-62
• 參考文獻62-63
• 第五章 TiO_2納米管薄膜電極的制備與特性研究63-74
• 5.1 TiO_2納米管增效機理63-64
• 5.2 二氧化鈦納米管的制備機理64-65
• 5.3 實驗過程65-67
• 5.3.1 TiO_2納米管制備65-66
• 5.3.2 TiO_2納米管電池的制備66-67
• 5.4 實驗結(jié)果與討論67-72
• 5.4.1 XRD分析68-69
• 5.4.2 BET分析69
• 5.4.3 SEM分析69-70
• 5.4.4 TEM分析70
• 5.4.5 TiO_2納米管制備的電池與P25性能比較70-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 參考文獻73-74
• 第六章 總結(jié)74-76
• 致謝76-77
• 附錄77

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