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碳球修饰TiO_2阳极薄膜对染料敏化太阳能电池效率的影响

作　者: 付世书
导　师: 顾玉宗
学　校: 河南大学
专　业: 光学
关键词: 碳球 TiO2薄膜阳极比表面积 TiO2染料敏化太阳能电池
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,随着科技、经济的高速发展以及人口的增长,对能源的需求量越来越大。石油、天然气、煤炭等重要能源毕竟是不可再生资源,许多国家都有不同程度的能源缺乏现象,尤其是一些发达国家,甚至面临能源枯竭的危机。并且目前常规能源的大量使用,给环境带来污染,同时也破坏大气中二氧化碳和氧之间的微妙平衡,导致现在大气平均温度上升,冰山溶化,海面上升等一系列严重破坏自然界状态的后果。为了不影响人类的需要和现代化的进程,人们已经开始研究和开发新的替代能源和可再生能源。太阳能是一种新能源取之不尽、用之不竭,而且该能源是可再生的清洁能源,不会造成环境污染,人们把充分开发和利用太阳能看作是世界各国能源可持续发展的重要战略决策。我们知道太阳能可以转化为电能、热能、机械能、生物能等多种形式的能量。其中,电能易贮存和输送,给生产、生活等各个方面带来方便。因此,利用太阳能光伏发电即太阳能电池应运而生,其中染料敏化太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC）最引人注目,它的特点是原材料廉价和制作工艺简单,且稳定性较高、衰减少,有广阔的应用前景。本文用不同直径的碳球修饰TiO₂薄膜电极,简单组装染料敏化太阳能电池并测试电池的光电转化性能等,研究了不同直径碳球修饰TiO₂薄膜电极对DSSC电池性能的影响,并得到了最高4.81%的光电转化效率。本论文共分为四章,各章主要内容如下:第一章,简要介绍了能源危机和染料敏化太阳能电池的研究背景,发展现状及研究进展。第二章,详细研究了直径为200 nm的碳球修饰TiO₂薄膜电极对染料敏化太阳能电池性能的影响。从样品的微结构、实验条件等方面解释了碳球对阳极和电池性能影响的原因。第三章,详细研究了直径分别为100 nm和200 nm的碳球修饰TiO₂薄膜电极对染料敏化太阳能电池性能的影响。从样品的微结构、实验条件等方面的解释了碳球对阳极和电池性能影响的原因。结果表明100 nm碳球修饰的薄膜阳极有最大的比表面积,吸收了最多的染料,制得的电池的光电转化效率最高位4.81%。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-41
  1.1 能源危机与太阳能的利用  9-10
  1.2 太阳能电池综述  10-11
  1.3 染料敏化太阳能电池的研究进展  11-12
  1.4 染料敏化太阳能电池的结构、工作原理、基本概念性能参数  12-19
    1.4.1 染料敏化太阳能电池的结构  12-14
    1.4.2 染料敏化太阳能电池的工作原理  14-16
    1.4.3 染料敏化太阳能电池的基本概念和性能参数  16-19
  1.5 染料敏化太阳能电池面临的问题  19-20
  1.6 TiO_2薄膜电极的制备方法和对光电转化效率的影响  20-26
    1.6.1 TiO_2薄膜电极的制备方法  20-22
    1.6.2 TiO_2多孔半导体膜对光电转化效率的影响  22-26
  1.7 染料敏化太阳能电池TiO_2薄膜电极的研究现状  26-30
    1.7.1 金属离子掺杂  26-27
    1.7.2 表面物理化学处理  27-28
    1.7.3 其它半导体薄膜  28-29
    1.7.4 表面包覆  29
    1.7.5 形貌设计  29-30
  1.8 本论文研究的内容  30
  1.9 本论文研究的意义  30-32
  参考文献  32-41
第2章碳球修饰TiO_2薄膜阳极对染料敏化太阳能电池性能的影响  41-56
  2.1 引言  41-42
  2.2 实验和方法  42-45
    2.2.1 试剂和材料  42
    2.2.2 实验步骤及方法  42-45
  2.3 结果和讨论  45-51
    2.3.1 结构和形貌  45-48
    2.3.2 XPS 测试  48-49
    2.3.3 染料吸收量的比较  49-50
    2.3.4 光电性能测试  50-51
  2.4 本章小结  51-53
  参考文献  53-56
第3章不同直径碳球修饰TiO_2薄膜阳极对染料敏化太阳能电池性能的影响  56-68
  3.1 引言  56-57
  3.2 实验部分  57
    3.2.1 实验步骤及方法  57
  3.3 结果和讨论  57-64
    3.3.1 结构和形貌  57-61
    3.3.2 XPS 测试  61-62
    3.3.3 光电性能测试  62-64
  3.4 本章小结  64-65
  参考文献  65-68
硕士期间发表和完成的论文  68-69
致谢  69

碳球修饰TiO_2阳极薄膜对染料敏化太阳能电池效率的影响

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