学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

染料敏化太阳能电池叠层电极的制备与研究

作　者: 周红茹
导　师: 胡志强
学　校: 大连工业大学
专　业: 材料学
关键词: CuCr2O4 醇-水共沉淀法 电解质 离子液体 染料敏化太阳能电池
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 5次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


染料敏化太阳能电池（DSSC）是一种新型的太阳能电池。TiO2多孔薄膜电极是DSSC的工作电极，同时在整个电池中起着吸附染料分子、传输电子，为电池中的电化学反应提供场所等作用。因此TiO2多孔薄膜电极的好坏直接影响到DSSC的性能。单一的TiO2纳米薄膜光电性能并不是很理想，合适的金属离子掺杂或将具有不同能级半导体纳米粒子复合在一起均可以提高电极的光电性能。本文对染料敏化太阳能电池尖晶石纳米粉体的掺杂复合以及DMPII离子液体对CuSCN-PEDOT/PSS复合固态电解质的影响进行了研究。本文采用醇-水共沉淀法，通过表面活性剂进行分散，制备尖晶石型CuCr2O4粉体，通过测试分析得到CuCr2O4粉体的最佳工艺。将制备的CuCr2O4粉体以不同质量分数掺杂到TiO2粉体中制成浆料，采用丝网印刷法在FTO导电玻璃上制备CuCr2O4/TiO2复合薄膜。利用X射线衍射仪（XRD），扫描电子显微镜（SEM），紫外-可见吸收光谱（UV-Vis），太阳光模拟器及电化学工作站等测试方法对试样进行分析和表征。这些工作为步DSSC的进一研究打下了坚实的基础。DSSC中电解质主要起着再生染料和传输电荷的作用。本文从提高DSSC稳定性及光电性能出发，采用不易挥发且性能稳定的1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘（DMPII）离子液体来改善CuSCN-PEDOT/PSS复合固态电解质，并研究电解质的电导率及组装的DSSC后光电性能及稳定性。结果表明：（1）当烧结温度为1000°C、PEG400添加量为1.5%时，制备的CuCr2O4粉体粒径达到48nm；在TiO2薄膜电极中掺杂少量CuCr2O4粉体，复合薄膜在光谱范围600900nm内存在明显的吸收，吸光度可高达40-70%左右。当CuCr2O4掺杂量为2%时，电池的短路电流、光电转化效率分别增加了35%、44%。（2）当DMPII的添加量为2%时，制备的PEDOT/PSS-CuSCN固态电解质性能最好，在100mW/cm2的光照下，得到短路电流密度为1.86mA/cm2，开路电压为0.789V，填充因子为0.672，光电转化效率为2.64%；而且其稳定性大幅提升。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 前言  9-11
第二章 文献综述  11-25
  2.1 染料敏化太阳能电池的叠层结构  11-12
  2.2 染料敏化太阳能电池的工作原理  12-13
  2.3 染料敏化太阳能电池的性能评价参数  13-15
  2.4 二氧化钛纳米薄膜电极  15-18
    2.4.1 二氧化钛纳米薄膜性质  15-16
    2.4.2 纳米 TiO_2多孔薄膜的改性  16-18
  2.5 染料敏化  18-19
  2.6 染料敏化太阳能电池电解质的研究进展  19-22
    2.6.1 液体电解质的研究进展  19-20
    2.6.2 凝胶电解质的研究进展  20-21
    2.6.3 固态电解质  21-22
  2.7 染料敏化太阳能电池中对电极的研究  22-23
  2.8 染料敏化太阳能电池存在问题  23
  2.9 选题的目的和意义  23-25
第三章 实验部分  25-35
  3.1 实验原料及试剂  25-26
  3.2 实验仪器及设备  26
  3.3 实验方案  26-32
    3.3.1 CuCr_2O_4纳米粉体的制备  26-27
    3.3.2 玻璃基底的预处理  27-28
    3.3.3 致密 TiO_2薄膜的制备  28
    3.3.4 多孔 TiO_2薄膜的制备  28-29
    3.3.5 CuCr_2O_4/TiO_2复合薄膜的制备  29-30
    3.3.6 染料配制与吸附  30-31
    3.3.7 电解质的制备  31
    3.3.8 铂对电极的制备  31
    3.3.9 染料敏化太阳能电池的组装  31-32
  3.4 分析测试方法  32-35
    3.4.1 热重-差热分析  32
    3.4.2 X 射线衍射分析  32-33
    3.4.3 红外吸收光谱  33
    3.4.4 原子力显微镜分析  33
    3.4.5 扫描电镜分析  33
    3.4.6 膜厚  33
    3.4.7 电导率测试  33-34
    3.4.8 紫外-可见吸收光谱分析  34
    3.4.9 光电性能测试  34-35
第四章 结果与讨论  35-55
  4.1 CuCr_2O_4粉体分析  35-41
    4.1.1 CuCr_2O_4粉体的 TG-DSC 分析  35-36
    4.1.2 烧结温度对 CuCr_2O_4粉体的影响  36-37
    4.1.3 表面活性剂对粉体的影响  37-39
    4.1.4 粉体的红外光谱分析  39-40
    4.1.5 粉体的紫外-可见吸收光谱分析  40-41
  4.2 TiO_2薄膜电极分析  41-50
    4.2.1 多孔 TiO_2薄膜电极  41
    4.2.2 CuCr_2O_4/TiO_2复合薄膜的 XRD 分析  41-42
    4.2.3 CuCr_2O_4/TiO_2复合薄膜的表面形貌分析  42-44
    4.2.4 CuCr_2O_4/TiO_2复合薄膜的光学性能分析  44-47
    4.2.5 复合薄膜厚度对短路电流密度的影响  47-48
    4.2.6 复合薄膜的电池性能分析  48-50
  4.3 离子液体对叠层电极中复合电解质的影响  50-55
    4.3.1 离子液体对电解质薄膜电导率的影响  50
    4.3.2 DMPII 离子液体对电池性能的影响  50-55
第五章 结论  55-56
参考文献  56-62
致谢  62-63
附录 作者攻读硕士期间发表的论文及成果  63

相似论文

  1. Reline室温离子液体中锌钴和锌镍合金的电沉积研究,TQ153.1
  2. 苯并咪唑类离子液体的合成及其在萃取分离中的应用,O626.23
  3. 含碳水化合物衍生的一价及二价咪唑盐离子液体的合成与表征,O621.3
  4. Mg-Li和Mg-Li-Ce合金电化学性能研究,TG146.22
  5. 离子液体预处理纤维素及再生纤维素水解研究,TQ352.1
  6. 功能化离子液体催化叔丁醇脱水反应的研究,O643.32
  7. 离子液体溴化1-辛基-3-甲基咪唑（[C8mim] Br）对金鱼的发育毒性,X174
  8. 咪唑离子液体在溶液中的簇集和微观结构研究,O645.1
  9. 巯基功能化离子液体对CdSe量子点稳定性影响的研究,O649
  10. 离子液体对壳聚糖溶解性能的研究,O636.1
  11. 咪唑类离子液体选择性电极的制备及其活度系数研究,O646
  12. 苯并噻唑—嘧啶核苷杂化体及吡喃酮并嘧啶双环核苷的合成研究,O626
  13. 一种离子液体对红鲤的免疫毒性,S917.4
  14. 咪唑类离子液体的热分析研究,O626.23
  15. 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
  16. 温度控制离子液体微富集技术在环境分析化学中的应用研究,X132
  17. 荧光铕纳米粒的构建与免疫分析以及苦瓜功能饮料研究,TS275
  18. 室温离子液体的表面与界面性质研究,O647.1
  19. 药物多组分净信号光谱分析和量子点的聚电解质保护及其在核酸检测中的应用,R91
  20. 非水介质中β-葡萄糖苷酶催化合成糖苷类活性物质的研究,TQ464.3
  21. 聚离子液体/铂纳米粒子催化剂的研制,O643.36

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