染料敏化太阳能电池纳米TiO_2薄膜电极制备及其性能

【摘要】：染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSC)以其制作成本低廉,环境污染小,潜在的较高的光电转换效率的特点,一直受到国内外的广泛关注。如果可以将染料敏化太阳能电池产业化,将创造巨大的经济效益和环境效益。本文对染料敏化太阳能电池各组成部分的研究进展进行系统的综述,并从光阳极-Ti02薄膜电极的制备入手,对其进行表征与测试。以二氧化钛薄膜电极作为光阳极,镀铂对电极,N719为染料,surlyn1702为密封膜组装染料敏化太阳能电池,并对电池的性能进行测试与分析。 以钛酸正丁酯为前驱体,不同温度下水热合成方法制备二氧化钛薄膜电极、掺杂锌离子二氧化钛薄膜电极,利用XRD对其进行表征,显示该Ti02薄膜电极为锐钛矿型纳米二氧化钛；通过SEM可以看出,样品具有丰富的孔结构,且粒径较小,说明二氧化钛薄膜电极具有较大的比表面积。将二氧化钛薄膜电极组成染料敏化太阳能电池,通过电化学工作站对其进行光电性能测试与电池的电化学阻抗分析。 P25在强碱性条件下,不同温度水热合成Ti02纳米管。以二氧化钛薄膜作为基底层,将二氧化钛纳米管制备的浆料刮涂于基底层制备成Ti02双层膜电极,对其进行XRD、SEM表征,显示其为锐钛矿型管状纳米二氧化钛,并将二氧化钛双层膜电极组成DSSC电池测试其光电性能和电化学阻抗谱分析。 【关键词】：TiO_2薄膜电极 DSSC 水热合成
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：O614.411;TM911.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-15
• 1.0 引言7
• 1.1 染料敏化太阳能电池组成及研究进展7-13
• 1.1.1 组成部分与工作原理7-8
• 1.1.2 半导体薄膜电极8-10
• 1.1.3 染料敏化剂10-11
• 1.1.4 对电极材料11-12
• 1.1.5 电解质12-13
• 1.1.6 封装方式13
• 1.2 课题研究意义及主要内容13-15
• 2 实验材料与方法15-22
• 2.1 实验试剂与仪器15
• 2.1.1 实验主要试剂15
• 2.1.2 实验主要仪器设备15
• 2.2 染料敏化太阳能电池的制作与组装15-18
• 2.2.1 光阳极的制备16-17
• 2.2.2 电解液的组成17
• 2.2.3 对电极的制备17
• 2.2.4 电池的封装与测试17-18
• 2.3 表征与测试方法18-22
• 2.3.1 扫描电镜SEM18
• 2.3.2 X-射线衍射XRD18-19
• 2.3.3 光电性能的分析19-21
• 2.3.4 电化学阻抗谱(EIS)分析21-22
• 3 二氧化钛薄膜电极制备及其DSSC测试22-33
• 3.1 引言22
• 3.2 实验部分22-24
• 3.2.1 水热制备二氧化钛薄膜电极22-23
• 3.2.2 掺Zn~(2+)二氧化钛薄膜电极的制备23
• 3.2.3 染料敏化太阳能电池组装及测试23-24
• 3.3 结果与讨论24-32
• 3.3.1 扫描电子显微镜表征分析24-25
• 3.3.2 X射线衍射表征分析25-26
• 3.3.3 染料吸附量测定26-27
• 3.3.4 伏安特性曲线分析27-29
• 3.3.5 电化学阻抗谱(EIS)分析29-32
• 3.4 本章小结32-33
• 4 二氧化钛双层膜电极制备及其DSSC测试33-41
• 4.1 引言33
• 4.2 实验部分33-34
• 4.2.1 二氧化钛纳米管制备33
• 4.2.2 二氧化钛纳米管浆料的制备33
• 4.2.3 二氧化钛纳米双层膜电极的制备33-34
• 4.2.4 染料敏化太阳能电池组装及测试34
• 4.3 结果与讨论34-40
• 4.3.1 扫描电子显微镜表征分析34-35
• 4.3.2 X射线衍射表征分析35-36
• 4.3.3 染料吸附量测定36
• 4.3.4 伏安特性曲线分析36-38
• 4.3.5 电化学阻抗谱(EIS)分析38-40
• 4.4 本章小结40-41
• 结论41-42
• 参考文献42-47
• 攻读学位期间发表的学术论文47-48
• 致谢48-49

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