基于二氧化钛与聚苯胺太阳能电池的研究

【摘要】： 能源问题是21世纪世界各国都非常重视的问题之一,而太阳能是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由加以利用的能源,因此对太阳能电池的研究就成为了众多年来一个倍受关注的焦点。如何减少太阳能电池的制作成本,提高太阳能电池的转换效率也成了各个科研机构或者相应的商业组织不断追求的目标。基于各种新材料、新结构的太阳能电池屡见于大量的科技文献之中,能源问题的日益严峻不断推动太阳能发电的水平向前发展。 本文主要基于二氧化钛和聚苯胺两种材料制作了具有三明治结构的有机聚合物固体薄膜太阳能电池,文中对于导电态聚苯胺和二氧化钛固体薄膜的制备有着详细的论述,对电池的特征指标有着比较详尽的讨论,太阳能电池的开路电压达到380毫伏,短路电流达到40微安,在对二氧化钛PEG掺杂后,虽然开路电压有所下降,达到200多毫伏,但是,电池的短路电流可以达到120微安,提高近三倍。 【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 内容提要4-10
• 第一章 绪论10-40
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 太阳能电池的发展历程11
• 1.3 太阳能电池的组态分类11-14
• 1.3.1 按电池结构分类11-12
• 1.3.2 按照光电转换机理分类12-13
• 1.3.3 按电池材料分类13-14
• 1.4 有机聚合物太阳能电池14-32
• 1.4.1 有机聚合物太阳能电池的特点14-15
• 1.4.2 有机聚合物太阳能电池的工作原理15-16
• 1.4.3 有机聚合物太阳能电池的结构16-18
• 1.4.4 有机聚合物太阳能电池材料18-32
• 1.5 本论文的主要工作32-35
• 参考文献35-40
• 第二章 纳米二氧化钛薄膜的制备40-73
• 2.1 纳米材料概述40-55
• 2.1.1 纳米材料的发展40-41
• 2.1.2 纳米材料分类41-42
• 2.1.3 纳米粒子的物理特性42-43
• 2.1.4 纳米粒子的光学特性43-44
• 2.1.5 纳米材料的应用44-51
• 2.1.6 纳米材料的表征手段51-55
• 2.2 纳米二氧化钛的基本介绍55-57
• 2.2.1 纳米二氧化钛的基本特性55-56
• 2.2.2 纳米TiO_2固体薄膜在光电转化方面的应用56-57
• 2.3 纳米二氧化钛薄膜的制备57-62
• 2.3.1 利用溶胶－凝胶法制备TiO_2的反应机理58-60
• 2.3.2 化学试剂的准备60
• 2.3.3 TiO_2溶胶凝胶的制备过程60-61
• 2.3.4 涂膜过程61
• 2.3.5 热处理过程61-62
• 2.4 TiO_2固体薄膜的表征62-65
• 2.4.1 TiO_2固体薄膜的XRD表征与分析62-63
• 2.4.2 TiO_2固体薄膜的原子力表征与分析63-64
• 2.4.3 TiO_2固体薄膜的吸收谱测量及分析64-65
• 2.5 掺杂离子对纳米TiO_2薄膜吸收谱的影响65-68
• 2.5.1 掺杂TiO_2薄膜的制备65-66
• 2.5.2 掺杂离子对纳米TiO_2薄膜吸收谱的影响66-68
• 2.6 本章小结68-70
• 参考文献70-73
• 第三章 导电态聚苯胺的制备73-108
• 3.1 导电高分子材料概述73-85
• 3.1.1 导电高分子材料的发展73-75
• 3.1.2 导电高分子的结构特征及导电机理75-77
• 3.1.3 导电聚合物的合成方法77-79
• 3.1.4 导电聚合物的基本性能及其应用前景79-81
• 3.1.5 导电高分子面临的问题81-85
• 3.2 聚苯胺的基本介绍85-92
• 3.2.1 聚苯胺的分子结构85-86
• 3.2.2 聚苯胺的导电机理86-87
• 3.2.3 聚苯胺的主要合成方法87-88
• 3.2.4 聚苯胺的性质及其应用88-91
• 3.2.5 聚苯胺的研究现状及前景展望91-92
• 3.3 导电态聚苯胺的制备92-94
• 3.3.1 材料的准备92
• 3.3.2 实验用具的准备92-93
• 3.3.3 合成方法93-94
• 3.4 导电态聚苯胺的表征94-99
• 3.4.1 导电态聚苯胺的红外光谱测量及分析94-96
• 3.4.2 导电态聚苯胺的吸收谱测量及分析96-97
• 3.4.3 导电态聚苯胺的原子力图谱97
• 3.4.4 导电态聚苯胺电导率的测量97-99
• 3.5 本章小结99-100
• 参考文献100-108
• 第四章 ITO/TiO_2/PANI/ITO结构太阳能电池的制作及测试108-136
• 4.1 ITO/TiO_2/PANI/ITO结构太阳能电池的基本结构108-109
• 4.2 有机太阳能电池的理论及其参数109-117
• 4.2.1 理想太阳电池110-113
• 4.2.2 材料的光谱响应113
• 4.2.3 太阳电池的短路电流113-114
• 4.2.4 太阳电池的开路电压114-115
• 4.2.5 材料禁带宽度E_g与效率关系115-116
• 4.2.6 聚合物太阳能电池的工作原理116-117
• 4.3 电池制作的工艺流程117-121
• 4.3.1 ITO导电玻璃的盐酸腐蚀117-119
• 4.3.2 ITO导电玻璃的清洗119
• 4.3.3 ITO导电玻璃的导电面的确认和标记119
• 4.3.4 TiO_2溶胶凝胶的旋涂和TiO_2薄膜的烧制119
• 4.3.5 有机聚合物的旋涂119-120
• 4.3.6 对电极的制作120-121
• 4.4 ITO/TiO_2/PANI/ITO结构太阳能电池的结特性测试121-123
• 4.4.1 TiO_2 /ITO 及PANI/ITO的欧姆接触121-123
• 4.4.2 TiO_2/PANI结的整流特性123
• 4.5 太阳能电池开路电压短路电流的测试及最佳制作条件的讨论123-128
• 4.5.1 室外太阳能电池开路电压短路电流的测试123-126
• 4.5.2 试验装置介绍126
• 4.5.3 TiO_2胶体配比的选择126-127
• 4.5.4 TiO_2固体薄膜厚度的选择127-128
• 4.6 基于PANI的太阳能电池的负载特性的测试与分析128-130
• 4.6.1 基于PANI的太阳能电池的负载特性的测试128-129
• 4.6.2 基于PANI的太阳能电池的负载特性的分析129-130
• 4.6.3 基于PANI的太阳能电池的填充因子的计算130
• 4.6.4 基于PANI的太阳能电池的效率的计算130
• 4.7 器件的开路电压和短路电流随光强的变化曲线130-131
• 4.8 器件性能随时间的变化曲线131-132
• 4.9 其他类型对电极的尝试与制备132-133
• 4.9.1 蒸发工艺简介132
• 4.9.2 溅射工艺简介132-133
• 4.9.3 ITO/TiO_2/PANI/Al结构的太阳能电池133
• 4.9.4 ITO/TiO_2/PANI/Au结构的太阳能电池133
• 4.10 本章小结133-135
• 参考文献135-136
• 第五章 太阳能电池性能的改进136-146
• 5.1 二氧化钛薄膜的PEG改性136-139
• 5.1.1 二氧化钛溶胶－凝胶的PEG掺杂方法136-137
• 5.1.2 改性后的TiO_2固体薄膜的SEM表征137-138
• 5.1.3 二氧化钛PEG改性后对于电池性能的影响138-139
• 5.2 金属离子掺杂产生吸收谱的红移以及对于电池性能的影响139-145
• 5.3 本章小结145-146
• 第六章 全文总结146-149
• 致谢149-150
• 攻读博士学位期间发表的论文150-152
• 摘要152-155
• Abstract155-158

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

纳米晶二氧化钛染料敏化光伏电池性能分析与讨论    林文;

基于PANI/Nd_2O_3双层异质结光伏器件的制作与性能研究    董婷

太阳能电池研究和发展现状    毛爱华

太阳能电池及材料研究    梁宗存,沈辉,李戬洪

太阳能电池的新进展    黄宝圣

TiO_2的溶胶－凝胶过程研究    李春燕，李懋强

叠层太阳能电池的研究与发展    郝春云,杨明辉,杨海涛,高玲

高分子光电池研究进展    封伟,韦玮

聚苯胺电池的充放电特性    穆绍林

纳米TiO_2的应用    曾维勇,李秋珍

太阳能电池研究的新进展    倪萌,M K Leung,K Sumathy

玻璃窗式太阳能电池    剑鸣

超微粉体的制备(五)    李大成,周大利,刘恒,陈朝珍,张萍

导电性高分子复合材料    章明秋,曾汉民

导电高分子材料研究进展    杨永芳,刘敏江

PET/PE/CB导电母料的研制    王执中;王仲文;

Ag-聚酯复合薄膜的微结构与光学性能研究    梁平;曹铃;宋学萍;程晓敏;孙兆奇;

纳米TiO_2的制备及应用    周幸福,褚道葆,顾家山

ATO粉体的制备工艺及其导电性能的研究    尹大鹏;朱协彬;汪海涛;

胞壁质酶的性质研究    冯思思;裴培;张正东;赵航;

TiO_2修饰电极电催化研究及在有机电合成中的应用    沈广霞,褚道葆,周幸福,顾家山

无水三氯化稀土催化Friedel-Crafts烷基化反应的研究(Ⅰ)    吴运军,张武,杜宝辉,马怀柱

MOSFET亚阈值斜率随温度变化关系研究    齐领;恩云飞;章晓文;

透明导电玻璃的研究与产业现状    曹四海;韩晓燕;

W型光子晶体光纤模型概述与滤波特性研究    李相;陈胜平;司磊;

LED光致/电致发光的p-n结温度差异及其对光电特性的影响    文玉梅;张敏;李平;文静;王科;

碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料的温阻特性分析    鲁学林;王钧;徐任信;张联盟;

BESⅢ飞行时间电子学电荷测量电路的温度补偿    封常青;刘树彬;王进红;安琪;

导电混凝土研究现状及发展前景    崔素萍;刘永肖;兰明章;王子明;王亚丽;

一种有机导电胶的直流电阻—温度特性研究    彭景翠;陈小华;

镀膜织物的功能特性研究    陈向东;杨大本;胡道清;

塑料透明导电膜(ITO)的研制及其应用    李会斌;陈红;

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

电磁波与低维固体表面等离体子相互作用的研究    燕保荣

聚乙烯/无机填料复合材料非线性电导特性及机理研究    郭文敏

导电聚苯胺和聚苯胺复合阳极材料的制备及电化学性能研究    黄惠

几种微电子材料的制备、表征与性能研究    章闻奇

锌基氧（硫）化锌微纳米结构的合成、表征、光电性质及生长机理研究    黄林勇

新型含邻菲罗啉聚合物及其金属配合物的设计合成与磁性能研究    郑人华

苯并噻唑类有机金属络合物的分子结构与光电特性的研究    许慧侠

钛硅复合氧化物的制备及在微污染水处理中的应用研究    王韵芳

优质低应力金刚石复合片的高温高压合成    贾洪声

Zn_xCd_(1-x)S纳米粉体及薄膜的制备和光致发光研究    智钢

碳化硅基热电材料的制备及性能研究    李明亮

折射率调制光纤气体传感系统设计与研究    贾林涛

基于拉曼光谱下的A_2（MoO_4）_3材料热膨胀性研究    王志鹏

基于LPFGs氢敏探测器的研究    郭东歌

氧化钛基光电子器件    王文杰

正交相Y_2Mo_3O_（12）薄膜的制备及光吸收性能研究    程慧

玻璃衬底上GaN和InN制备的研究    陈伟绩

KrF激光微细加工Al_2O_3陶瓷机理及试验研究    祝超

PAN基碳纤维导电沥青混凝土研究    程景

太阳电池研究进展    郭志球;沈辉;刘正义;闻立时;

导电高分子聚苯胺研究进展    曹丰;李东旭;管自生;

体相异质结型有机太阳能电池的研究进展    李蛟;刘俊成;高从堦;

聚苯胺太阳电池的研究    任斌,余成,黄河

不同电解液组成对TiO_2纳米管形成的影响    徐璐璐;王玲;陶海军;陶杰;

Ti/TiO_2-Pt修饰电极的制备及电催化性能研究    秦亮;陶杰;王玲;陶海军;

江南体育在线直播观看 电池综述    成志秀;王晓丽;

Fe~(3+)及Ce~(3+)掺杂对TiO_2纳米粒子性能的影响    肖俊霞;吴贤格;

新型1,3,4-噁二唑衍生物的能带结构及其对器件性能的影响    张小兵;唐本臣;田文晶;张鹏;李敏;

Nd_2O_3纳米晶谱带特征和光伏响应的研究    崔毅，王德军，王宝辉，李铁津，董相廷，洪广言

苝类衍生物有机电子传输材料的研究    莫雄

TiO_2纳米管阵列的阳极氧化制备及性能研究    陶海军

纳米聚苯胺的合成、表征及应用研究    陈云

基于太阳能电池的TiO_2纳米材料的制备    陈健生

BaSnO_3染料敏化太阳能电池的制备及其性能研究    郭福安

太阳能电池研究和发展现状    毛爱华

非晶硅太阳能电池研究现状    吴建荣,杜丕一,韩高荣,寿瑾晖,张溪文,朱懿

绿色材料与人类    黄宝圣

21世纪的新能源    黄宝圣

敏化TiO_2纳米晶太阳能电池    吕笑梅,方靖淮,陆祖宏

纳米TiO_2表面改性    王训,祖庸,李晓娥

科技动态    刘先曙

太阳能电池研究进展    梁宗存,沈辉,李戬洪

硅太阳电池材料的研究进展    王晓晶,班群,沈辉

一种新型太阳电池的设计    陈哲艮,金步平

μc-Si∶Hp-i-n薄膜太阳能电池中i层的设计分析    林鸿生

科学家利用等离子体开发改良薄膜太阳能电池    

企业传真    

友达太阳能垂直整合布局见雏型    

能量转换技术及器件    

全球薄膜电池产能增速连续两年逾120%    

保定天威采用欧瑞康太阳能技术开始量产薄膜太阳能电池    

江南体育在线直播观看 技术演绎城市亮化照明的缤纷时代    朱俊;

将太阳能电池打印到纸上    波合;

亚洲第一座聚光型太阳能示范电厂将在台运转    

纳米TiO_2光催化降解水体中甲基橙性能的研究    宋利珠;富菊霞;吴凤清;阮圣平;王永为;申连春;徐宝琨;

聚苯胺导电高分子材料的发展及展望    郭荣;

电合成纳米晶二氧化钛相和尺寸稳定性    王达健;谢刚;张雄飞;蒙延双;黄北卫;张利华;

真空潜弧以超音波辅助制备奈米二氧化钛悬浮液之制程最佳化    罗志宏;白升鑫;张合;钟清枝;林鸿明;

铁酸锌-二氧化钛纳米复合膜的光电转换性能    尹静;袁志好;

带有可移动二氧化硅核的二氧化钛中空微球的制备与表征    张恺;张学海;杨柏;

大气压射频介质阻挡放电制备二氧化钛光催化薄膜的研究    常大磊;李小松;底兰波;杨晋华;徐勇;朱爱民;

电泳披覆奈米二氧化钛薄膜之开发与特性研究    林中魁;杨聪仁;冯毅之;钟清枝;苏程裕;

液相沉积奈米TiO_2薄膜及后热处理对染料敏化太阳能电池之影响    陈炯勋;徐明义;陈克昌;何主亮;

Pb~(2+)掺杂对TiO_2薄膜光催化活性的影响    贾堤;雅菁;刘云兆;

非晶硅薄膜太阳能电池项目开工    梅永生　王芳 姜木金

薄膜太阳能电池关键设备实现中国造    本报记者 汪叶舟

我国生产高端薄膜太阳能电池有了“利器”    记者 王春

成本优势凸显 薄膜太阳能电池产业提速    于化丛

超大型硅基薄膜太阳能电池下线    魏双林

做企业要“快”人半拍    翟永杰　本报记者 李延生

汉能薄膜太阳能电池 项目可行性通过评审    刘平 王超慧

薄膜太阳能电池 超薄 廉价 高效    

我可再生能源研究取得新进展    记者 冯国梧 通讯员 张国

我国将建第一条铜铟硒薄膜太阳能电池中试线    风影

基于二氧化钛与聚苯胺太阳能电池的研究    刘自然

无机功能材料的合成方法研究    沈启慧

TiO_2纳米晶材料的气敏及光敏性能研究    邹博

铜铟硒薄膜太阳能电池相关材料研究    万磊

高Co非匀质Ti_（1-x）Co_xO_2铁磁性半导体的制备、结构与物性研究    宋红强

土壤中部分酚类污染物的光化学行为研究    王敬贤

聚合物—无机复合与杂化材料及其在汽车上的应用    江梅

纳米半导体材料对新型薄膜太阳能电池性能影响的研究    郭薇

溶胶—凝胶法制备铜锌锡硫（Cu_2ZnSnS_4）薄膜太阳能电池    苏正华

基于溶胶—凝胶的光功能性杂化膜层的制备与表征    刘毅飞

ZnO:Al透明导电膜的性能研究及其在薄膜太阳能电池上的应用    王雅欣

P3HT-TiO_2异质结太阳能电池材料及器件的研究    朱国辉

有机薄膜太阳能电池物理性质的研究    王平

金属平板和光栅结构理论研究    徐威

氧化亚铜微晶与二氧化钛纳米复合材料的制备及其性质研究    赵文燕

二氧化钛和二氧化铬薄膜的生长及物性研究    苑举君

基于TiO_2和导电态聚苯胺的有机薄膜太阳能电池的初步研究    臧会东

硅基薄膜太阳能电池材料的制备与性能研究    尤天友

有机小分子薄膜太阳能电池器件电极缓冲层的机理研究    刘亚东

纳米硅薄膜太阳能电池的制备和性能研究    叶枫