染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其性能研究

【摘要】：随着全球经济的快速发展,人类对能源的需求越来越大,新能源的开发至关重要。太阳能作为一种无污染和永不枯竭的能源受到广泛关注,而染料敏化纳米晶太阳能电池(DSSC)由于其制作工艺简单、成本低、性能稳定,轻便易携带,并且制作过程不污染环境,具有很好的应用前景。 本论文首先从染料敏化太阳能电池结构入手,从界面电荷传输的角度揭示了光阳极的结构对DSSC光电转换效率的影响。同时利用金相显微镜、VM-E视频显微仪等分析技术对薄膜的微观结构进行了表征,研究了光阳极中TiO_2薄膜的表面形貌、厚度等因素对DSSC光电性能的影响。确定了最佳的光阳极制备工艺流程和DSSC各个组成部分的制作条件,优化了DSSC的封装工艺,并对封装之后DSSC的光电性能进行测试。 采用P25粉体,通过涂敷法制备单层的TiO_2薄膜,经450℃退火处理30分钟,然后将其浸泡染料制得TiO_2光阳极,最后封装得到DSSC,测得其最大开路电压和短路电流分别为641.37 mV和3.55 mA,光电转换效率为1.57 %。经40mmol//L的TiCl_4溶液表面修饰之后,其最大的开路电压和短路电流分别为670.73 mV和5.83 mA,光电转换效率为2.69 %。同时,测试了刮涂两层TiO_2薄膜,经过同样浓度的TiCl_4溶液修饰之后的最大开路电压和短路电流分别为633.28 mV和5.88 mA,光电转换效率为2.58 %。结果表明,通过TiCl_4溶液对TiO_2薄膜表面修饰之后其短路电流和光电转换效率都得到了明显的提高。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 TiO_2 涂敷法 光阳极 TiCl_4
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究综述9-10
• 1.3 DSSC 电池存在的主要问题10-11
• 1.4 本课题的研究内容11-12
• 2 染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理12-21
• 2.1 染料敏化太阳能电池的基本结构12-14
• 2.2 染料敏化太阳能电池的工作原理14-17
• 2.3 染料敏化太阳能电池的性能指标17-19
• 2.4 影响DSSC 性能指标的因素19-21
• 3 DSSC 的工艺流程及表征方法21-33
• 3.1 实验试剂及仪器设备21
• 3.2 DSSC 电池的工艺流程21-30
• 3.3 DSSC 的表征方法30-33
• 4 DSSC 性能测试及分析33-47
• 4.1 不同添加剂对TiO_2 膜表面形貌的影响33-36
• 4.2 不同条件下 DSSC 的 I-V 特性36-47
• 5 总结47-48
• 致谢48-49
• 参考文献49-52

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