纳米二氧化钛制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

【摘要】：本论文以纳米TiO2的制备和所组装染料敏化太阳能电池(DSSC)的性能研究为课题方向。论文主要内容如下： 1)以钛酸四丁哺或异丙氧醇钛为钛源前驱体,在有无四甲基氢氧化铵为添加剂的条件下,分别制备出TiO2聚集球、纳米棒和花状,并对其形貌和结晶进行了表征。实验制备的TiO2聚集球直径在700-900nm范围内；Ti02纳米棒长度在300-600nm范围内,直径约为60-100nm；聚集球和纳米棒为锐钛矿晶型；TiO2花状直径约为1-2微米,基本为锐钛矿晶型。 2)对制备的不同形貌纳米TiO2薄膜(薄膜厚度3微米左右)进行光散射性能测试。实验发现花状薄膜的光散射性能最好,在400nm左右漫反射率达到最大,接近100%。聚集球薄膜的漫反射率在400nnm处约为30%。花状薄膜和聚集球薄膜的光散射性均比颗粒薄膜好,这主要是山薄膜的大尺寸效应造成。 3)对不同形貌纳米TiO2所组装DSSC的性能进行了测试。聚集球薄膜电池的光电转换效率达7.11%。纯花状薄膜电池的光电性能偏低,实验采用花状与聚集球的混合膜为光阳极材料,电池光电转换效率最终达到7.62%。纳米棒薄膜电极的电子传输性能优于聚集球薄膜,纳米棒长度越长,薄膜电极的电子传输性能越优异。 4)研究了聚集球薄膜和花状与聚集球混合膜的高粘度电解质电池性能。与小颗粒薄膜相比,聚集球和混合膜的光电转换效率明显提高,这主要是由高粘度电解质在其薄膜的渗透能力较强造成。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 光阳极 TiO_2 花状 聚集球
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 学位论文数据集4-5
• 摘要5-7
• ABSTRACT7-16
• 第一章 绪论16-32
• 1.1 前言16
• 1.2 染料敏化太阳能电池(DSSC)概述16-24
• 1.2.1 DSSC的发展17
• 1.2.2 染料敏化太阳能电池的构成及工作机理17-22
• 1.2.3 染料敏化太阳能电池的光电性能评价22-24
• 1.3 TiO_2作为光阳极材料对DSSC光电性能的影响24-26
• 1.3.1 TiO_2形貌和晶型对DSSC光电性能的影响25
• 1.3.2 TiO_2薄膜结构对DSSC光电性能的影响25-26
• 1.4 TiO_2薄膜的光散射效应及其对DSSC性能的影响26-27
• 1.5 纳米二氧化钛的制备27-29
• 1.5.1 TiO_2聚集球的制备28
• 1.5.2 TiO_2纳米棒的制备28-29
• 1.5.3 TiO_2花状的制备29
• 1.6 本课题的设想29
• 1.7 课题主要内容和研究方案29-32
• 第二章 不同形貌纳米TiO_2的制备32-50
• 2.1 引言32-33
• 2.2 实验部分33-35
• 2.2.1 实验药品与实验仪器33-34
• 2.2.2 不同形貌TiO_2的制备34-35
• 2.3 形貌表征与品型测试35-36
• 2.4 结果与讨论36-48
• 2.4.1 TiO_2聚集球的制备36-37
• 2.4.2 TiO_2纳米棒的制备37-43
• 2.4.3 TiO_2花状的制备43-46
• 2.4.4 TiO_2的结晶表征46-48
• 2.5 本章小结48-50
• 第三章 不同形貌纳米TiO_2薄膜的光散射性能测试50-54
• 3.1 引言50
• 3.2 实验部分50-51
• 3.2.1 实验药品与实验仪器50
• 3.2.2 测试样品的制备50-51
• 3.2.3 光散射性能的测试51
• 3.3 光散射性能测试结果51-52
• 3.4 本章小结52-54
• 第四章 TiO_2薄膜电极在DSSC中的应用54-72
• 4.1 引言54
• 4.2 实验部分54-56
• 4.2.1 实验药品与实验仪器54-55
• 4.2.2 染料敏化TiO_2薄膜电极的制备55-56
• 4.2.3 DSSC的组装56
• 4.3 性能测试56-58
• 4.3.1 染料吸附量的测量57
• 4.3.2 强度调制光电流谱(IMPS)的测量57
• 4.3.3 DSSC的光电性能(I-V曲线)测试57-58
• 4.3.4 入射单色光光量子产率(IPCE)的测量58
• 4.3.5 电化学阻抗测试58
• 4.4 结果与讨论58-70
• 4.4.1 TiO_2聚集球和花状组成DSSC的光电性能分析58-60
• 4.4.2 花状与小颗粒混合膜液态电解液电池的性能分析60-62
• 4.4.3 花状与聚集球混合膜液态电解液电池的性能分析62-63
• 4.4.4 花状与聚集球混合膜高粘度电解质电池的光电性能分析63-68
• 4.4.5 TiO_2纳米棒和聚集球的强度调制光电流谱(IMPS)分析68-70
• 4.5 本章小结70-72
• 第五章 结论72-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 研究成果及发表的论文80-82
• 作者及导师简介82-83
• 附件83-84

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