学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
液相沉积法制备染料敏化太阳能电池及其光电性能的研究
作 者: 宗海伦
导 师: 张青红
学 校: 东华大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 染料敏化太阳能电池 液相沉积 锐钛矿相 二氧化钛 梯度结构
分类号: TM914.4
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
下 载: 60次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells, DSSCs)以光电转换效率高、制备工艺简单、价格低廉等优点引起了各国研究者的高度关注。为了拓宽染料敏化太阳能电池的应用领域,早日进入工业化生产,科学家们尝试使用更简便、节能、高效的方法制备DSSCs,同时也有科学家们尝试利用轻便可弯折的柔性导电基板代替重量大、易破碎、昂贵的镀有铟锡金属氧化物导电层的玻璃来制备柔性DSSCs。目前制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法有刮涂法和丝网印刷法,他们将分散有TiO2和粘结剂的浆料通过刮涂或丝网印刷的方法涂覆在导电基底上,随后通过高温煅烧去除粘结剂,留下TiO2多孔薄膜,再通过TiCl4稀溶液等来修饰,使TiO2网络连接更紧密。去除粘结剂的同时会使TiO2多孔薄膜产生大量裂纹,使TiO2颗粒间的连接性不好,内阻增大;其次,电极必须经过烧结以去除粘结剂并提高导电层与多孔层、多孔层内部TiO2晶粒的连接性。本论文提出了一种制备DSSCs光阳极的制备方法,液相沉积法:将导电玻璃浸泡在含Ti溶液中,加热促进水解,直接在导电玻璃表面形成一定厚度的光阳极。(1)以液相沉积法,60℃下在FTO导电玻璃基底上直接制备了颗粒大小为300-400nm,比表面积为152m2g-1的TiO2多孔薄膜,经高温烧结,敏化后作为染料敏化太阳能电池的光阳极,并进行组装测试,同时比较了不同基底预处理方式对电池性能的影响。结果表明,当采用溶胶作为晶种层旋涂在FTO导电玻璃上时,再沉积Ti02多孔薄膜,烧结、敏化后组装成染料敏化太阳能电池,其光电转换效率最高达4.39%。(2)为了进一步提高电池性能,我们设计一种梯度结构的光阳极,其中包括颗粒尺寸较大、薄膜孔径较大、比表面积较小的薄膜I,和颗粒尺寸较小、薄膜孔径较小、比表面积较大的薄膜Ⅱ。采用氧化钛溶胶对导电玻璃表面处理后,将旋涂有晶种层的基底放置在沉积溶液中,先以80℃为沉积温度,后以60℃为沉积温度,制备出具有梯度结构的光阳极,烧结、敏化后封装成染料敏化太阳能电池,最终光电转换效率平均为6.35%,最高为6.51%。(3)采用钛箔为基底,将其表面氧化为三维网络结构的Ti/TiO2薄膜,在通过80℃和60℃两种温度分别沉积氧化钛,得到梯度结构的光阳极,烧结、敏化后封装成染料敏化太阳能电池并测试其性能,并比较了不同基底预处理方式对电池性能的影响。结果表明,当对钛箔进行预处理使其表面具有三维网络结构后,再沉积梯度结构TiO2薄膜,得到的柔性DSSCs光电转换效率最高为3.09%。
|
全文目录
摘要 5-7 ABSTRACT 7-13 第一章 绪论 13-41 1.1 引言 13-14 1.2 太阳能电池的分类 14-15 1.2.1 硅基太阳能电池 14 1.2.2 多元化合物薄膜电池 14 1.2.3 聚合物太阳能电池 14-15 1.2.4 染料敏化太阳能电池 15 1.3 染料敏化太阳能电池的结构及工作原理 15-17 1.3.1 染料敏化太阳能电池的结构 15-16 1.3.2 染料敏化太阳能电池工作原理 16-17 1.4 染料敏化太阳能电池光阳极的研究进展 17-39 1.4.1 刚性基底 17-33 1.4.1.1 光吸收层 17-25 1.4.1.2 光散射层 25-30 1.4.1.3 阻挡层 30-33 1.4.2 柔性基底 33-39 1.4.2.1 金属箔基底(钛箔) 33-39 1.5 本文研究的内容与目的 39-41 1.5.1 课题的提出 39-40 1.5.2 研究内容 40-41 第二章 恒温液相沉积法制备DSSCS光阳极及其光电性能 41-55 2.1 实验部分 41 2.1.1 主要试剂和材料 41 2.2 表征手段 41-42 2.2.1 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis) 41 2.2.2 X射线衍射 41-42 2.2.3 氮气吸附-脱附等温线 42 2.2.4 场发射扫描电镜(FE-SEM) 42 2.2.5 透射电镜(TEM) 42 2.2.6 光电化学性能测试 42 2.3 实验过程 42-45 2.3.1 FTO导电玻璃基底的清洗 42-43 2.3.2 FTO导电玻璃基底的预处理 43 2.3.3 液相沉积法制备染料敏化太阳能电池光阳极 43-44 2.3.4 染料敏化太阳能电池对阳极的制备 44 2.3.5 染料敏化太阳能电池的组装 44-45 2.4 结果与讨论 45-54 2.4.1 液相沉积法制备的光阳极UV-vis透过率 45-47 2.4.2 液相沉积法制备的光阳极的FE-SEM 47-49 2.4.3 液相沉积法制备的光阳极的XRD分析 49-50 2.4.4 液相沉积法制备的光阳极的TEM 50-51 2.4.5 液相沉积法制备的光阳极的比表面积测试 51-53 2.4.6 液相沉积法制备的光阳极封装DSSCs的J-V测试 53-54 2.5 本章小结 54-55 第三章 变温液相沉积法制备的梯度结构DSSCS光阳极及其光电性能 55-73 3.1 实验部分 55 3.1.1 主要试剂和材料 55 3.2 表征手段 55-56 3.2.1 X射线衍射 55 3.2.2 氮气吸附-脱附等温线 55-56 3.2.3 场发射扫描电镜(FE-SEM) 56 3.2.4 透射电镜(TEM) 56 3.2.5 光电化学性能测试 56 3.3 实验过程 56-58 3.3.1 FTO导电玻璃基底的清洗 56 3.3.2 具有梯度结构的染料敏化太阳能电池光阳极的制备 56-57 3.3.3 染料敏化太阳能电池对阳极的制备 57 3.3.4 染料敏化太阳能电池的封装 57-58 3.4 结果与讨论 58-72 3.4.1 变温沉积DSSC光阳极的结构示意图 58-60 3.4.2 80℃液相沉积法制备的TiO_2薄膜的FE-SEM 60-61 3.4.3 液相沉积法制备的光阳极的XRD分析 61-62 3.4.4 液相沉积法制备的光阳极的TEM 62-63 3.4.5 液相沉积法制备的光阳极的比表面积测试 63-65 3.4.6 液相沉积法制备的梯度结构光阳极的FE-SEM 65-66 3.4.7 液相沉积法制备的光阳极封装DSSCs的J-V测试 66-69 3.4.8 液相沉积法制备的光阳极封装DSSCs的IPCE测试 69-70 3.4.9 液相沉积法制备的光阳极封装DSSCs的阻抗测试 70-72 3.5 本章小结 72-73 第四章 液相沉积法制备的柔性DSSCS光阳极及其光电性能的初探 73-85 4.1 实验部分 73 4.1.1 主要试剂和材料 73 4.2 表征手段 73-74 4.2.1 X射线衍射 73 4.2.2 氮气吸附-脱附等温线 73-74 4.2.3 场发射扫描电镜(FE-SEM) 74 4.2.4 透射电镜(TEM) 74 4.2.5 光电化学性能测试 74 4.3 实验过程 74-76 4.3.1 钛箔的清洗 74 4.3.2 钛箔的预处理 74 4.3.3 液相沉积法制备染料敏化太阳能电池光阳极 74-75 4.3.4 染料敏化太阳能电池对阳极的制备 75 4.3.5 染料敏化太阳能电池的组装 75-76 4.4 结果与讨论 76-84 4.4.1 具有三维网络结构的钛箔的FE-SEM 76-77 4.4.2 液相沉积法制备的TiO_2薄膜的FE-SEM 77-78 4.4.3 液相沉积法制备的柔性光阳极的XRD分析 78-79 4.4.4 液相沉积法制备的柔性光阳极的TEM 79-80 4.4.5 液相沉积法制备的柔性光阳极组装DSSCs的J-V测试 80-82 4.4.6 液相沉积法制备的柔性光阳极封装DSSCs的IPCE测试 82-83 4.4.7 液相沉积法制备的柔性光阳极组装DSSCs的阻抗测试 83-84 4.5 本章小结 84-85 第五章 全文总结 85-86 参考文献 86-95 硕士研宄生期间发表的成果 95-96 致谢 96
|
相似论文
- 功能性汽车内饰纺织品的开发,TS106.6
- 吡啶类金属配合物电子光谱和氧化还原性质的理论研究,O627
- 氧化钛纳米棒阵列薄膜的结构可控制备及其电化学性能,TB383.2
- 钛基高性能光催化材料的设计,制备与表征,O643.3
- TiO2/SrO核壳结构纳米线阵列的制备与表征及其在DSSC中的应用,TB383.1
- 染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其性能研究,TM914.4
- 以二羧基乳酸络钛酸铵为钛源制备纳米氧化钛及其DSSCs性能研究,TB383.1
- 大面积单基板全固态染料敏化太阳能电池研究,TM914.4
- 基于TiO2的染料敏化太阳能电池研究,TM914.4
- PS/PP及PA6/LDPE共混熔纺纤维梯度相结构的研究,TQ340.7
- 染料敏化太阳能电池碳对电极的研究,TM914.4
- TiO2在光催化降解甲基橙及DSSC光阳极中的应用研究,O643.32
- TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极的合成及其光电转换性能研究,TM914.4
- 三聚茚基光敏染料的合成及其光伏性能研究,TM914.4
- 金属酞菁敏化太阳能电池性能研究,TM914.4
- 染料敏化太阳能电池金属基底与对极催化剂材料的研究,TM914.4
- 含硅丙烯酸酯核/壳乳液的制备及其共混膜梯度结构的研究,O631.3
- HZSM-5沸石沉积二氧化硅改性用于碳四烯烃催化转化反应研究,O643.32
- 三苯胺类染料分子的设计合成及其光伏性能研究,TM914.4
- TiO_2基光阳极的改性及光电性能研究,TM914.4
- 卟啉类敏化太阳能电池染料的制备及性能研究,TM914.4
中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术(直接发电) > 光电池 > 太阳能电池
© 2012 www.xueweilunwen.com
|