染料敏化太阳能电池复合光阳极的构筑及光电性能

【摘要】：太阳能因其取之不尽用之不竭、不污染环境、不受地域影响、花费较低,是解决能源和环境问题的理想能源。染料敏化太阳能电池(DSSCs)由于光电转换效率高、制作成本低,是太阳能电池领域的研究热点。DSSCs主要有光阳极、染料、氧化还原电解质和对电极组成,其中光阳极做为染料吸附的载体和光生电子传输的通道,在很大程度上决定了DSSCs的光电转换效率。本论文以制备高效率的染料敏化太阳能电池为研究目标,构筑系列的染料敏化太阳能电池复合光阳极,使其在保持较高染料吸附量的同时、提高光生电子的界面电荷传输效率。集成运用稳态及瞬态光伏、电化学阻抗系统的研究了光生电子的界面电荷传输,定量的给出了光生电子的界面电荷传输电阻。论文的主要研究内容如下： 1、利用水热技术制备不同长度的TiO2-B纳米带,结合TiO2纳米粒子构筑三明治型光阳极,使其具有较高的比表面积和较快的界面电荷传输,组装得到的DSSCs光电转换效率明显提高,达到7.94%。系统运用电化学阻抗谱和瞬态光电压研究其电子传输性能,定量的给出了光生电子的界面电荷传输电阻、光生电子收集效率和复合速率,探讨不同长度的TiO2-B纳米带/TiO2纳米粒子复合光阳极对光电性能的影响,发现最长的TiO2-B纳米带光阳极具有最好的电子收集效率,长的延迟时间和最快的界面电子传输。 2、二维石墨烯具有优异的电子传输和导电性能,石墨烯和TiO2纳米粒子复合光阳极在保证染料吸附量的同时能有效提高光生电子的传输。利用水热技术,通过改变石墨烯的加入量成功构筑不同质量比的石墨烯/TiO2纳米粒子复合体。构筑的石墨烯/TiO2纳米粒子复合DSSC器件的光电性能相比TiO2纳米粒子DSSCs和碳纳米管/TiO2纳米粒子DSSCs明显提高,运用电化学阻抗谱系统的研究了石墨烯含量的不同对DSSCs光电性能的影响,发现石墨烯含量为0.05%的复合体DSSCs具有最高的光电转换效率和最快的界面电子传输。 3、利用种子生长路线成功制备出TiO2纳米线/ZnO纳米棒阵列复合体光阳极,其中ZnO纳米棒为花状结构。TiO2纳米线/ZnO纳米棒形成的异质结构利于光生电子的分离和传输,从而有效的提高的复合体光阳极的光电特性。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 二氧化钛 光电转换效率 电化学阻抗 界面电荷传输
【学位授予单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 中文摘要2-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-30
• 1.1 太阳能电池简介9-12
• 1.1.1 太阳能电池的发展9-10
• 1.1.2 太阳能电池的分类10-12
• 1.2 染料敏化太阳能电池12-17
• 1.2.1 染料敏化太阳能电池的研究进展12-13
• 1.2.2 染料敏化太阳能电池的结构及工作原理13-17
• 1.3 选题背景及国内外研究现状17-28
• 1.3.1 选题背景17
• 1.3.2 国内外研究现状17-28
• 1.4 本课题的研究内容28-29
• 1.5 研究课题来源29-30
• 第2章 实验材料、条件及实验方法30-34
• 2.1 实验试剂和仪器30-32
• 2.1.1 实验试剂30-31
• 2.1.2 实验仪器31-32
• 2.2 表征方法32-34
• 2.2.1 广角X-射线衍射分析32
• 2.2.2 拉曼(Raman)光谱分析32
• 2.2.3 扫描电子显微镜32
• 2.2.4 透射电子显微镜32
• 2.2.5 表面光电压谱32
• 2.2.6 光电化学池的电流-电压曲线32-33
• 2.2.7 电化学阻抗谱33-34
• 第3章 不同长度TiO_2纳米带构筑夹心结构光阳极及其光电性能研究34-46
• 3.1 引言34-35
• 3.2 实验部分35-36
• 3.2.1 不同长度TiO_2纳米带的合成35
• 3.2.2 电极的制备和光电化学池的组装35-36
• 3.3 结果与讨论36-45
• 3.3.1 TiO_2纳米带的结构表征36-38
• 3.3.2 TiO_2纳米带的表面光电压谱38-39
• 3.3.3 光电化学池的电流-电压曲线39-40
• 3.3.4 光电化学池的电化学阻抗谱40-42
• 3.3.5 光阳极的瞬态光电压42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 石墨烯/TiO_2复合体构筑光阳极及其光电性能研究46-53
• 4.1 引言46-47
• 4.2 实验方法47
• 4.2.1 石墨烯/TiO_2复合体的制备47
• 4.2.2 电极的制备和光电化学池的组装47
• 4.3 结果与讨论47-52
• 4.3.1 石墨烯/TiO_2复合体的结构表征47-50
• 4.3.2 石墨烯/TiO_2复合体光阳极的光电性能50-52
• 4.4 本章小节52-53
• 第5章 ZnO纳米棒阵列/TiO_2纳米线复合体光阳极的光电特性53-62
• 5.1 引言53-54
• 5.2 实验部分54-55
• 5.2.1 ZnO纳米棒阵列/TiO_2纳米线复合体的制备54-55
• 5.2.2 复合体的测试方法55
• 5.3 结果与讨论55-61
• 5.3.1 复合体的性质表征55-57
• 5.3.2 复合体光阳极的光电特性57-61
• 5.4 本章小节61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间发表的论文72-74

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

MEH-PPV/CdSe纳米复合器件的光电导特性的研究    唐爱伟;滕枫;高银浩;靳辉;梁春军;徐征;王永生;

紫外光固化环氧丙烯酸酯/SiO_2（TiO_2）纳米复合涂层的研究    李富生

基于聚合物/无机复合体系太阳能电池光伏特性的研究    李妍

日本太阳能电池光电转换效率达20%    董伟

纳米TiO_2薄膜厚度与不锈钢基体对染料敏化太阳能电池的影响    黄光胜;Janne Halme;杨芸;Peter Lund;

TiO_2纳米管的制备及其在太阳能电池中的应用    黄婵燕;陶俊超;刘玉峰;吴杰;孙艳;

化学太阳能电池    黄昀昉,吴季怀

TiO_2光阳极有序微结构的纳米压印工艺    连芩;刘红忠;丁玉成;尹磊;

光栅减反层太阳能电池光电转换效率的研究    钟慧;高永毅;周仁龙;周并举;唐立强;吴伶锡;李宏建;

染料敏化太阳能电池的研究进展    赵俊锋;陈建华;

太阳能电池的原理及种类    许伟民;何湘鄂;赵红兵;冯秋红;

一种柔性染料敏化太阳能电池的初步研究    陈世怡;黄孜诚;李旭;颜佳华;林健敏;乔逸舟;何剑;李建康;

新颖奇特的电池    周文斌

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

锌卟啉敏化太阳能电池性能:从头算非绝热动力学研究    王晶辉;何荣幸;齐丹;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

高效CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池    张全新;李冬梅;罗艳红;孟庆波;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

基于氮掺杂的高活性二级分叉氧化锌四角叉结构的光阳极在光电化学制氢的应用    丘勇才;杨世和;

高效染料钠晶TiO_2太阳能电池    黄昀昉;吴季怀;林建明;黄妙良;

CuInS_2量子点的水相合成及其在敏化太阳能电池中的应用    胡星;张全新;黄小铭;李冬梅;罗艳红;孟庆波;

染料敏化太阳能电池用三维海胆状ZnO微纳结构光阳极的合成与光电转换性能研究    张新华;陈翌庆;程银芬;

染料敏化太阳能电池更高效    张宁

提高太阳能电池效率有新法    记者 毛黎

天津铜铟镓硒太阳能电池组件制成    耀文

染料敏化太阳能电池将用于无人机    王小龙

未来主导：染料敏化太阳能电池    本报记者 滕继濮

河北晶龙太阳能电池三期工程奠基    段同刚　王丽英

晶龙模式：让创新“跑赢”市场    段同刚　撰稿

中小太阳能浆料企业艰难突围    实习记者 徐生权　孙文昀 本报记者 王峻峰

将液晶制造设备应用于薄膜电池有助于降低生产线投资    哈尔滨克罗拉太阳能电力有限公司副总经理 李瑞武

赛维LDK首期太阳能电池生产线投产    记者 徐国平　通讯员 廖淑艳

新型高效叠层及复合染料敏化太阳能电池研究    苗青青

抑制染料聚集优化染料敏化太阳能电池器件的研究    李晶

基于氧化物薄膜的光电器件及电阻转变行为研究    王晓祺

敏化太阳能电池光阳极和对电极的制备与研究    朱光

新型可溶液加工有机小分子材料的设计合成及光伏性能    李在房

In_2S_3、TiO_2/In_2S_3纳微结构薄膜的制备及其光电化学性质研究    张丽娜

高性能染料敏化太阳能电池的制备与研究    李晓冬

量子点敏化太阳能电池：制备及光电转换性能的改进    宋鑫

染料敏化太阳能电池光阳极研究    向鹏

分光谱太阳能光电转换系统研究    赵源

基于复合光阳极的染料敏化太阳能电池的研究    赵旺

染料敏化太阳能电池复合光阳极的构筑及光电性能    董友珍

染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其性能研究    夏咏梅

染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其性能研究    高峰

染料敏化太阳能电池光阳极的性能研究    刘懿平

染料敏化太阳能电池光阳极的光电化学性质研究    刘润花

新型光敏剂的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用    高俊雄

染料敏化纳米晶太阳能电池光阳极的优化    杨广涛

新型光阳极材料在染料敏化太阳能电池中的应用    王书涛

钛基板光阳极染料敏化太阳能电池的研究    汪咏梅