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染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其性能研究

作　者: 高峰
导　师: 郝永德
学　校: 华中科技大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 染料敏化太阳能电池 TiO2 涂敷法光阳极 TiCl4
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着全球经济的快速发展,人类对能源的需求越来越大,新能源的开发至关重要。太阳能作为一种无污染和永不枯竭的能源受到广泛关注,而染料敏化纳米晶太阳能电池（DSSC）由于其制作工艺简单、成本低、性能稳定,轻便易携带,并且制作过程不污染环境,具有很好的应用前景。本论文首先从染料敏化太阳能电池结构入手,从界面电荷传输的角度揭示了光阳极的结构对DSSC光电转换效率的影响。同时利用金相显微镜、VM-E视频显微仪等分析技术对薄膜的微观结构进行了表征,研究了光阳极中TiO₂薄膜的表面形貌、厚度等因素对DSSC光电性能的影响。确定了最佳的光阳极制备工艺流程和DSSC各个组成部分的制作条件,优化了DSSC的封装工艺,并对封装之后DSSC的光电性能进行测试。采用P25粉体,通过涂敷法制备单层的TiO₂薄膜,经450℃退火处理30分钟,然后将其浸泡染料制得TiO₂光阳极,最后封装得到DSSC,测得其最大开路电压和短路电流分别为641.37 mV和3.55 mA,光电转换效率为1.57 %。经40mmol//L的TiCl₄溶液表面修饰之后,其最大的开路电压和短路电流分别为670.73 mV和5.83 mA,光电转换效率为2.69 %。同时,测试了刮涂两层TiO₂薄膜,经过同样浓度的TiCl₄溶液修饰之后的最大开路电压和短路电流分别为633.28 mV和5.88 mA,光电转换效率为2.58 %。结果表明,通过TiCl₄溶液对TiO₂薄膜表面修饰之后其短路电流和光电转换效率都得到了明显的提高。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 研究背景  8-9
  1.2 国内外研究综述  9-10
  1.3 DSSC 电池存在的主要问题  10-11
  1.4 本课题的研究内容  11-12
2 染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理  12-21
  2.1 染料敏化太阳能电池的基本结构  12-14
  2.2 染料敏化太阳能电池的工作原理  14-17
  2.3 染料敏化太阳能电池的性能指标  17-19
  2.4 影响DSSC 性能指标的因素  19-21
3 DSSC 的工艺流程及表征方法  21-33
  3.1 实验试剂及仪器设备  21
  3.2 DSSC 电池的工艺流程  21-30
  3.3 DSSC 的表征方法  30-33
4 DSSC 性能测试及分析  33-47
  4.1 不同添加剂对TiO_2 膜表面形貌的影响  33-36
  4.2 不同条件下 DSSC 的 I-V 特性  36-47
5 总结  47-48
致谢  48-49
参考文献  49-52

染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其性能研究

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