二氧化钛纳米管的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

【摘要】：能源问题渐已成为制约现代全球经济发展与社会文明进步的重要问题,因世界各国越来越重视能源的开发储备以及能源的消费,甚至多次引发了传统能源输出区域的争端。但是人们在承受这些危机与战争的同时,也提高了新能源开发与利用的意识与热情,研究可持续发展的新型能源用以替代传统能源已经成为必然趋势。生物能、风能、核能和太阳能等清洁且可持续利用的新型能源,受到了广泛的关注,特别是太阳能电池的研发与利用。太阳能有接收不受地域限制,使用期限长远,并且适合我国能源需求等特点而成为我国新能源利用与发展的重要组成部分。 太阳能电池是目前太阳能最直接也是最主要的利用方式。目前,硅基电池由于起步较早,技术成熟,特别是转化效率高,因此在光伏市场上占有绝大部分份额。如今随着对太阳能电池结构和材料的不断探索与研究,太阳能电池的种类不断的翻新,除硅电池外,更多的低污染,低成本的新一代电池得到关注。 染料敏化太阳能电池相较于硅基的太阳能电池和其他众多的薄膜太阳能电池种类而言,有对生产设备要求不高,设备简易且低廉,同时,其制备过程直接而简单,制造过程所消耗的能量少,可大幅降低成本等特点而得到广泛的研究与探究。另一方面,染料敏化太阳能电池的电极、染料和电解液部分均有透光性质,可以增加太阳能电池元件的美观性,亦可作为便于携带的时尚电子设备的配件。近年,尽管已经进行了大量关于染料敏化太阳能电池的研究工作,但其商业化生产还有很多诸如效率、封装和柔性等问题。本文主要通过研究阳极氧化法制备二氧化钛纳米管的技术工艺,对制备的二氧化钛纳米管的结构和形貌进行了测试,优化其制备工艺使之适合用于染料敏化太阳能电池中,最终以二氧化钛纳米管作为光阳极,制备出性能良好的染料敏化太阳能电池。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 二氧化钛纳米管 阳极氧化
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 论文摘要6-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第一章 引言11-19
• 1.1 前言11-14
• 1.2 太阳能以及太阳能电池14-16
• 1.3 染料敏化太阳能电池16-17
• 1.4 论文的研究内容及意义17-19
• 第二章 实验原理及分析测试仪器19-28
• 2.1 染料敏化太阳能电池工作原理19-23
• 2.1.1 基本结构及原理19-22
• 2.1.2 太阳能电池能效曲线与电池输出常数22-23
• 2.2 分析及测试仪器23-28
• 2.2.1 扫描电子显微镜23-25
• 2.2.2 X-Ray衍射仪(X-ray diffraction,XRD)25-26
• 2.2.3 能量色散X射线光谱仪26
• 2.2.4 IV曲线测试系统26-28
• 第三章 二氧化钛纳米管的制备28-39
• 3.1 概述28
• 3.2 制备二氧化钛纳米管方法及原理28-30
• 3.3 实验过程及方法30-31
• 3.4 实验结果及分析31-38
• 3.4.1 预处理对钛基板的影响31-32
• 3.4.2 阳极氧化温度对二氧化钛纳米管生长的影响32-34
• 3.4.3 氟化铵对二氧化钛纳米管生长的影响34-35
• 3.4.4 反应时间对二氧化钛纳米管生长的影响35-36
• 3.4.5 后处理对二氧化钛纳米管形貌及结构的影响36-38
• 3.5 小结38-39
• 第四章 二氧化钛纳米管制备染料敏化太阳能电池的研究39-56
• 4.1 概述39-40
• 4.2 利用染料敏化二氧化钛纳米管电极40-45
• 4.2.1 实验过程及方法40-41
• 4.2.2 实验结果及分析41-45
• 4.3 利用硫化镉敏化二氧化钛纳米管电极45-51
• 4.3.1 制备硫化镉的方法及原理45-46
• 4.3.2 实验过程及方法46-47
• 4.3.3 实验结果及分析47-51
• 4.4 制备可转移二氧化钛纳米管透明薄膜51-55
• 4.4.1 可转移二氧化钛纳米管透明薄膜制备方法和原理51-52
• 4.4.2 实验过程及方法52-53
• 4.4.3 实验结果及分析53-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 总结56-57
• 参考文献57-61
• 致谢61

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