染料敏化太阳能电池中二氧化钛对吸收光谱的影响

【摘要】：染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种新兴的太阳能-电能转换装置,其具有低成本,低污染,高效率等特性。在能源日益紧张的今天,DSSC作为一种有希望在未来被普及使用的技术正得到科学界乃至全社会的广泛关注。在理论模拟方面越来越多的科技工作者开始关注光阳极上二氧化钛晶体与吸附在其上面的染料分子的相互作用。本文在综述部分作者对DSSC的基本结构、工作原理、对DSSC设备进行评价的主要指标进行了全面的介绍。并对DSSC各个主要组成部分的工作原理做了详细的说明。 SIESTA软件在模拟染料-二氧化钛界面的科技工作者中非常流行,但是至今还没有一份全面详细的中文教程,本文在综述部分对该软件的使用方法,编译方式以及主要参数进行了说明。对于刚接触SIESTA软件的研究者来说可以起到一定的帮助作用。 在使用SIESTA软件对二氧化钛晶体进行数值模拟时,对于钛元素的赝原子轨道以及赝势的选择对模拟结果会产生重要的影响,本文通过使用两种方式对钛原子进行轨道设置,从模拟二氧化钛纳米线结构,两个截然不同的结果。并通过与染料分子的态密度进行比较的到了软件默认轨道设置无法模拟钛元素真实性质的结论。同时在理论上验证了二氧化钛晶体有利于染料分子中光电子的转移这一事实。 本文将染料分子与二氧化钛纳米线上截取的与这种染料分子原子数相接近的一段进行了吸附。并对吸附前后的三个结构进行了数值模拟,通过三者的光谱结构得到了二氧化钛晶体的引入会使染料分子的吸收峰红移并使其在可见光区的光吸收率大大增强的结论。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 SIESTA 赝势 光谱 态密度
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O433.51
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 引言8-9
• 1 染料敏化太阳能电池9-21
• 1.1 染料敏化太阳能电池的发展历史10-11
• 1.2 DSSC的工作原理11-13
• 1.2.1 液体电解质DSSC11-12
• 1.2.2 固体电解质DSSC12-13
• 1.3 DSSC的主要评价指标13-15
• 1.4 染料敏化太阳能电池的详细结构及研究现状15-21
• 1.4.1 二氧化钛多孔薄膜15-17
• 1.4.2 染料光敏分子17-19
• 1.4.3 DSSC中电解质19-21
• 2 SIESTA21-31
• 2.1 下载与编译21-22
• 2.2 FDF格式22-23
• 2.3 赝势的生成与测试23-24
• 2.4 主要参数设置24-31
• 2.4.1 基本参数24-25
• 2.4.2 结构参数25-26
• 2.4.3 轨道信息参数26-27
• 2.4.4 周期性设置27-28
• 2.4.5 计算及自治方式28-29
• 2.4.6 动力学选项29-30
• 2.4.7 态密度与光学计算30-31
• 3 二氧化钛纳米线的数值模拟31-36
• 3.1 赝势理论31
• 3.2 模拟模型与轨道设置31-33
• 3.3 结构变化33-34
• 3.4 态密度34-36
• 4 吸附模型的光学性质模拟36-45
• 4.1 程序原理36-38
• 4.2 模型设置38-39
• 4.3 吸收光谱39-45
• 结论45-46
• 参考文献46-49
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况49-50
• 致谢50-51

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