丝网阳极TiO_2染料敏化太阳能电池结构与性能研究

【摘要】： 染料敏化太阳能电池(DSSC)具有制作工艺简单、成本低、性能稳定、对环境无污染等一系列优点,具有良好的开发前景。纳米TiO2薄膜是染料敏化太阳能电池的重要组成部分,寻找一种简单、有效和规模化方法制备高性能光阳极是TiO2染料敏化太阳能电池的关键。本论文以不锈钢丝网为基底制备光阳极,通过XRD、SEM等手段对光阳极薄膜材料进行了表征,并通过DSSC电池的组装、光电性能测试等,研究了结构和工艺参数对电池性能的影响。 本论文利用商用纳米材料P25,采用浸渍法制备不锈钢丝网为基底的二氧化钛薄膜,通过改变二氧化钛浆料添加剂乙酰丙酮和OP乳化剂的含量,并采用不同的退火温度及膜厚的变化制备二氧化钛薄膜。研究了上述因素对薄膜表面形貌,晶体结构,光电性能的影响,从而确定了最优浆料成分以及结构和工艺参数。 XRD测试结果表明,退火温度低于450℃时,二氧化钛晶体中主要是锐钛矿结构,当达到500℃时锐钛矿开始减少,金红石结构出现。 研究发现,3g二氧化钛粉末(P25)中加入乙酰丙酮的含量为0.15ml、O乳化剂为0.1ml、退火温度为450℃、膜厚为10μm左右时,薄膜的表面形貌及电池的光电性能最好。 利用紫外-可见光光度计对天然染料黑米进行了紫外-可见光吸收光谱分析,发现天然染料黑米可以弥补TiO2宽带隙半导体的不足,其在所测的整个光谱范围内对光都有响应。 【关键词】：太阳能电池 染料敏化 TiO_2薄膜 不锈钢丝网基底
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-23
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-9
• 1.2 染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理9-11
• 1.3 染料敏化太阳能电池的国内外发展现状11-19
• 1.3.1 导电电极11-12
• 1.3.2 光阳极12-16
• 1.3.3 反电极（对电极）16
• 1.3.4 染料16-18
• 1.3.5 电解质18-19
• 1.4 染料敏化太阳能电池的性能参数19-21
• 1.5 主要研究内容21-23
• 第2章 实验材料及实验方法23-28
• 2.1 实验主要材料及药品23-24
• 2.2 实验主要仪器24
• 2.3 实验主要分析测试方法24-28
• 2.3.1 XRD分析24
• 2.3.2 SEM分析24-25
• 2.3.3 金相测试25
• 2.3.4 膜厚测试25
• 2.3.5 紫外-可见光（UV-VIS）光谱分析25-26
• 2.3.6 光电性能的测量26-28
• 第3章 光阳极制备及其微观组织结构28-44
• 3.1 引言28
• 3.2 纳米TiO_2 薄膜的制备28-34
• 3.2.1 ITO导电玻璃及不锈钢丝网清洗28-29
• 3.2.2 Ti02 工作电极制备29-31
• 3.2.3 浆料成分对二氧化钛薄膜的显微组织影响31-34
• 3.3 退火温度的影响34-36
• 3.3.1 退火温度对显微组织的影响34-35
• 3.3.2 不同退火温度的XRD分析35-36
• 3.4 膜厚对显微结构的影响36-38
• 3.5 天然染料的制备及TiO_2 膜的着色38-40
• 3.6 电解质的制作与电池的组装40-42
• 3.7 本章小结42-44
• 第4章 不同因素对光电性能的影响44-55
• 4.1 引言44
• 4.2 乙酰丙酮对光电性能的影响44-46
• 4.3 OP乳化剂对光电性能的影响46-49
• 4.4 退火温度对光电性能的影响49-51
• 4.4 膜厚对光电性能的影响51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 结论55-56
• 参考文献56-62
• 致谢62

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