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聚酰亚胺/TiO_2纳米材料杂化光电性能研究

作　者: 黄楠
导　师: 白续铎
学　校: 黑龙江大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 花聚酰亚胺 敏化染料 循环伏安特性 光电转换效率
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要


苝酰亚胺衍生物（PTC）是一类重要的有机光导材料。本文采用三芳胺 衍生物和3,4,9,10-苝四酸二酐共缩聚,合成一种含有电子给体-受体结 构单元的花聚酰亚胺。测定了它的循环伏安特性和光电性能,并将其用 作敏化染料组装染料敏化Tio2纳米晶太阳能电池（NPC电池）。实验证明 这种苝聚酰亚胺具有良好的空穴传输性能,可以实现电荷转移在分子内 形成,光电转换能力较好。 我们还制备了纳米硒化镉并将其与二氧化钛复合,用于改进TiO2薄 膜电极的性能。结果表明掺杂CdSe后,TiO2膜电极的电流增大,组装的 NPC电池的IPCE值增大2～3倍,光电转换效率也有所提高。 NPC电池是一种新型光电化学太阳能电池,研究结果在半导体光电 子学、纳米多孔材料和太阳能电池的应用等方面均具有重要的科学意义。

全文目录


中文摘要  2-3
英文摘要  3-15
第1章 绪论  15-38
  1．1 太阳能电池介绍  15-19
    1．1．1 硅系列电池  15-17
      1．1．1．1 单晶硅电池  15-16
      1．1．1．2 多晶硅薄膜太阳能电池  16
      1．1．1．3 非晶硅薄膜太阳能电池  16-17
    1．1．2 多元化合物薄膜太阳能电池  17
    1．1．3 聚合物多层修饰电极型太阳能电池  17-18
    1．1．4 纳米晶体化学太阳能电池  18-19
  1．2 NPC电池的结构和基本原理  19-23
    1．2．1 液体电解质NPC电池  20-22
      1．2．1．1 液体电解质NPC电池的结构  20-21
      1．2．1．2 液体电解质NPC电池的基本机理  21-22
    1．2．2 全固态 NPC电池  22-23
      1．2．2．1 全固态 NPC电池的结构  22
      1．2．2．2 全固态 NPC电池的基本机理  22-23
  1．3 纳米晶TI0_2薄膜电极  23-30
    1．3．1 纳米晶TiO_2薄膜电极的制备  24-25
    1．3．2 纳米晶TiO_2薄膜电极的改性  25-30
      1．3．2．1 有机染料敏化TiO_2薄膜电极  25-28
      1．3．2．2 过渡金属离子掺杂敏化TiO_2电极  28-29
      1．3．2．3 有机染料和无机半导体复合敏化TiO_2纳米晶电极  29
      1．3．2．4 通过窄半导体敏化TiO_2形成复合半导体  29-30
  1．4 空穴传输材料  30-32
    1．4．1 液态电解质存在的问题  30
    1．4．2 固态空穴传输材料  30-32
      1．4．2．1 P-型半导体作为空穴传输材料  31
      1．4．2．2 导电聚合物作为敏化剂和空穴传输材料  31-32
    1．4．2．3 高分子凝胶电解质作为电荷传输材料  32
  1．5 NPC电池的性能指标  32-36
    1．5．1 开路电压和短路电流  32-33
    1．5．2 光电转换效率和填充因子  33-34
    1．5．3 单色光光电转化效率  34-36
  1．6 问题的提出与实验设计  36-37
  1．7 研究目的与内容  37
  1．8 课题来源  37-38
第2章 实验部分  38-52
  2．1 主要仪器和试剂  38-41
    2．1．1 主要仪器  38-39
    2．1．2 主要试剂  39-41
  2．2 合成实验  41-45
    2．2．1 苝聚酰亚胺合成  41-43
      2．2．1．1 单体4，4'-二氨基三苯胺的合成  41
      2．2．1．2 聚合物的合成  41-43
    2．2．2 纳米二氧化钦的合成  43-45
      2．2．2．1 纳米TiO_2的制备  43-44
      2．2．2．2 苝聚酰亚胺/TiO_2纳米杂化材料的制备  44-45
    2．2．3 CdSe的合成  45
  2．3 纳米晶TiO_2薄膜电极的制备和性能测试  45-49
    2．3．1 纳米晶TiO_2薄膜电极的制备  45-47
      2．3．1．1 TiO_2薄膜的制备  45-46
      2．3．1．2 TiO_2薄膜的着色  46-47
      2．3．1．3 TiO_2薄膜电极的改性  47
    2．3．2 苝聚酰亚胺/TiO_2纳米杂化材料图谱分析  47
      2．3．2．1 红外光谱(IR)  47
      2．3．2．Z X-射线衍射(XRD)  47
    2．3．3 纳米晶TiO_2薄膜电极的性能测试  47-49
      2．3．3．1 TiO_2薄膜电极的伏安特性测试  47-48
      2．3．3．2 TiO_2薄膜电极的光电性能测试  48-49
  2．4 NPC电池的组装和光电性能测试  49-52
    2．4．1 对电极的制备方法  49
    2．4．2 电解液的配制  49
    2．4．3 液体电解质 NPC电池的组装和光电性能测试  49-50
    2．4．4 全固态 NPC电池的组装和光电性能测试  50-52
第3章 结果与讨论  52-71
  3．1 合成实验  52-55
    3．1．1 TiO_2的制备与TiO_Z薄膜  52-53
    3．1．2 苝聚酰亚胺的合成与苝聚酰亚胺/TiO_2杂化材料  53-54
    3．1．3 CdSe的合成与CdSe/TiO_2杂化材料  54-55
  3．2 苝聚酰亚胺/TIO_2纳米杂化材料图谱分析  55-59
    3．2．1 红外光谱谱图分析  55-57
    3．2．2 X-射线衍射谱图分析  57-59
  3．3 纳米晶TIO_2薄膜电极的性能分析  59-66
    3．3．1 TiO_2薄膜电极的循环伏安特性  59-63
      3．3．1．1 循环伏安原理  59-60
      3．3．1．2 循环伏安曲线  60-63
    3．3．2 TiO_2薄膜电极的光电性能  63-66
  3．4 NPC电池的性能测试  66-71
    3．4．1 光电流工作谱  66-67
    3．4．2 液态电解质NPC电池的性能分析  67-68
    3．4．3 全固态 NPC电池的性能分析  68
    3．4．4 影响 NPC电池性能的因素  68-71
      3．4．4．1 内在因素  68-70
      3．4．4．2 外部条件  70-71
结论  71-73
致谢  73-74
攻读研究生期间发表的文章  74-75
参考文献  75-84
独创性声明  84

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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
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