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低温制备染料敏化太阳能电池光阳极

作　者: 王仁博
导　师: 胡志强
学　校: 大连工业大学
专　业: 材料学
关键词: 水热法印刷浆料 TiO2涂层电极染料敏化太阳能电池太阳能电池
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

作为一种新型太阳能电池，染料敏化太阳能电池以其简单的制备工艺、低廉的成本、无污染等优点引起了国内外学者的广泛关注，其光电转换效率能达到10%以上，寿命能达到20年以上，但其制作成本却仅为硅太阳能电池的1/5-1/10，将很有可能成为未来太阳能电池的主导。利用印刷浆料制备染料敏化太阳能电池涂层电极是工业化生产的关键技术之一。因此，如何制备纳米TiO2印刷浆料已成为研究重点。本文对染料敏化太阳能电池印刷浆料的制备及印刷涂层的性能进行了研究。本文分别用三种（正丙醇、四氢呋喃以及甲基丙烯酸甲酯）溶剂与P25粉体混合制备了P25(TiO2)印刷浆料；同时，利用水热法在不同温度条件下制备了具有不同粘度的TiO2印刷浆料。通过正置金相显微镜研究了三种P25印刷浆料的分散性、XRD测试仪研究了不同温度条件下制备的水热印刷浆料的相态结构、粘度仪研究了印刷浆料的粘度及流变性、接触角测定仪研究了印刷浆料的润湿性、傅里叶变换红外光谱仪研究了印刷涂层中的有机物残余量及基团信息，同时，测试了印刷涂层的附着力等，最终确定最佳浆料配方。结果表明，在摩尔比n(P25):n(溶剂)=1:10的条件下，以正丙醇为溶剂制备的P25(TiO2)印刷浆料具有更好的分散性、粘结性以及附着力；在摩尔比n(TiO2):n(正丙醇)=1:8的条件下，水热温度为180°C，以正丙醇为溶剂制备的TiO2印刷浆料具有较好的流变性、润湿性及附着力。同时，在柔性ITO/PET基底上利用丝网印刷法将最佳印刷浆料制备成TiO2涂层电极，并利用太阳能模拟器配合电化学工作站研究了该涂层电极的光电性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章引言  9-11
第二章文献综述  11-30
  2.1 太阳能电池的学位论文">染料敏化太阳能电池  11-15
  2.2 二氧化钛纳米粉体的制备技术概述  15-22
    2.2.1 气相氧化法  15-16
    2.2.2 微乳液法  16-17
    2.2.3 溶胶凝胶法  17-18
    2.2.4 电化学沉积法  18-19
    2.2.5 水热合成法  19-22
      2.2.5.1 水热法概述  19-20
      2.2.5.2 水热法分类  20-22
  2.3 TiO_2光电极的低温制备技术  22-26
    2.3.1 低温烧结法  22-23
    2.3.2 加压法  23-24
    2.3.3 化学气相沉积(CVD)处理  24-25
    2.3.4 紫外光( UV) 辐照法  25
    2.3.5 电泳沉积法  25-26
    2.3.6 其他低温制膜的方法  26
  2.4 纳米 TiO_2光阳极的优化和改进  26-28
    2.4.1 纳米 TiO_2光阳极微结构调控  26-27
    2.4.2 纳米 TiO_2光阳极离子掺杂  27
    2.4.3 纳米 TiO_2光阳极表面改性  27-28
  2.5 DSSC 目前存在的问题  28
  2.6 本篇论文的研究特色和创新之处  28-30
    2.6.1 P25 印刷浆料中粘结剂的选取  28-29
    2.6.2 水热法制备二氧化钛浆料  29-30
第三章实验  30-41
  3.1 实验药品  30-31
  3.2 实验仪器  31-32
  3.3 实验过程  32-41
    3.3.1 纳米二氧化钛印刷浆料的制备  32-35
      3.3.1.1 P25 印刷浆料的制备  32-33
      3.3.1.2 纳米二氧化钛印刷浆料的水热制备  33-34
      3.3.1.3 对比试验  34-35
    3.3.2 多孔纳米二氧化钛涂层的制备  35-36
      3.3.2.1 柔性片的清洗  35
      3.3.2.2 TiO_2涂层丝网印刷制备工艺  35-36
    3.3.3 浆料附着力测试  36-37
    3.3.4 敏化（吸附染料）  37-38
    3.3.5 制作铂电极  38
    3.3.6 自制电解质  38
    3.3.7 染料敏化二氧化钛太阳能电池的组装  38
    3.3.8 印刷浆料、涂层、太阳能电池的各项性能测试  38-41
      3.3.8.1 XRD 测试纳米 TiO_2晶型  38
      3.3.8.2 涂层的表面形貌测定  38-39
      3.3.8.3 印刷浆料的流变性测试  39
      3.3.8.4 TiO_2印刷浆料的润湿性测试  39
      3.3.8.5 涂层有机物残余量测定及基团信息测试  39
      3.3.8.6 太阳能电池性能测试  39-41
第四章结果与讨论  41-54
  4.1 三种 P25(TiO_2)印刷浆料的挥发性  41-42
  4.2 三种 P25(TiO_2)印刷浆料的分散性  42-44
  4.3 水热印刷浆料的相态结构  44-45
  4.4 印刷浆料的流变性能  45-48
    4.4.1 三种 P25(TiO_2)印刷浆料流变性  45-47
    4.4.2 水热印刷浆料的流变性  47-48
  4.5 印刷浆料的润湿性及附着力  48-50
    4.5.1 三种 P25(TiO_2)印刷浆料润湿性及附着力  48-49
    4.5.2 水热印刷浆料的润湿性及附着力  49-50
  4.6 最佳印刷浆料制备涂层的有机物残留量  50-51
  4.7 最佳印刷浆料制备涂层的光电性能  51-54
第五章结论  54-55
参考文献  55-61
致谢  61-62
附录 A 作者攻读硕士期间发表的论文及成果  62

低温制备染料敏化太阳能电池光阳极

内容摘要

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