染料敏化太阳能电池光阳极的光电化学性质研究

【摘要】：光伏能源是被国际上广泛重视的一类新能源形式,而太阳能电池是利用太阳能源的重要途径之一。在太阳能电池中染料敏化太阳能电池作为半导体太阳能电池的强有力竞争者,已成为可再生能源中的研究热点,提高光电转化效率是该领域应解决的关键技术问题,本论文主要注重于如何提高二氧化钛光阳极的光捕获速率和电子传输速率来提高电池的性能。主要内容如下： 1.二氧化钛纳米晶光阳极的制备、器件组装及测试 通过制备不同厚度的TiO2纳米晶膜并组装染料敏化太阳能电池,来熟悉标准器件的制备以及测试方法。 2.TiO2纳米棒掺杂TiO2纳米颗粒光阳极的制备 分别利用一次水热和二次水热制备金红石TiO2纳米棒(RNR)和锐钛矿TiO2纳米棒(ANR),通过调节纳米颗粒(NP)和纳米棒(NR)的掺杂比例来提高TiO2纳米晶膜的光捕获效率和电子传输速率,并对比了单层结构(NP+NR)和双层结构(NP/(NP+NR))的纳米晶膜光阳极的光电转化性能。染料N719敏化的双层结构太阳能电池光电转化效率最高达7.3%,比相同条件下单层纯锐钛矿纳米颗粒光阳极器件的光电转化效率(6.1%)同比提高了19.8%。 3.阳极氧化TiO2纳米管阵列光阳极的制备 通过阳极氧化条件的优化制备二氧化钛纳米管阵列,利用二氧化钛纳米管阵列作为光阳极。并分别在染料敏化液态太阳能电池、染料敏化固态太阳能电池以及高分子聚合物太阳能电池中,对比铂电极和柔性电极碳纳米管薄膜做为对电极对光电性能的影响。最终通过阳极氧化钛丝来制备柔性光阳极、以及利用柔性电极碳纳米管薄膜作为对电极来制备柔性太阳能电池。 【关键词】：TiO_2纳米颗粒 TiO_2纳米棒 TiO_2纳米管阵列 光电转化效率
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 染料敏化纳米晶太阳能电池的历史发展及研究现状9-33
• 1.1 染料敏化太阳能电池的发展历史9-10
• 1.2 染料敏化太阳能电池的电池结构和工作原理10-24
• 1.2.1 基本概念10-12
• 1.2.2 结构及工作原理12-14
• 1.2.3 染料敏化电池的光电转化体系14-21
• 1.2.4 机理研究21-24
• 参考文献24-33
• 第二章 TiO_2纳米晶膜的制备及光电化学测试方法33-39
• 2.1 引言33
• 2.2 实验部分33-37
• 2.2.1 试剂与材料33-34
• 2.2.2 实验仪器34
• 2.2.3 纳米颗粒的制备34-35
• 2.2.4 纳米颗粒的表征35-36
• 2.2.5 TiO_2纳米晶膜光阳极的制备36-37
• 2.4 结论37-38
• 参考文献38-39
• 第三章 TiO_2纳米棒掺杂纳米颗粒复合膜的制备及光电化学测试方法39-55
• 3.1 引言39-40
• 3.2 锐钛矿纳米棒掺杂锐钛矿纳米颗粒的光电性能研究40-48
• 3.2.1 实验部分40-43
• 3.2.2 染料敏化太阳能电池的结果讨论43-47
• 3.2.3 实验结论47-48
• 3.3 金红石纳米棒掺杂锐钛矿纳米颗粒的光电性能研究48-53
• 3.3.1 实验部分48-49
• 3.3.2 实验结果讨论49-52
• 3.3.3 实验结论52-53
• 参考文献53-55
• 第四章 TiO_2纳米管阵列的制备及在太阳能电池应用中的初步尝试55-78
• 4.1 引言55-56
• 4.2 TiO_2纳米管的形成机理56-58
• 4.3 阳极氧化TiO_2纳米管的制备58-65
• 4.3.1 实验部分58-59
• 4.3.2 结果讨论59-64
• 4.3.3 实验结论及应用64-65
• 4.4 二氧化钛纳米管阵列在液态染料敏化太阳能电池中的应用65-68
• 4.4.1 实验部分65-67
• 4.4.2 实验结果讨论67-68
• 4.2.3 实验结论与展望68
• 4.5 二氧化钛纳米管在固态染料敏化太阳能电池中的应用68-71
• 4.5.1 实验部分68-69
• 4.5.2 实验结果讨论69-70
• 4.5.3 实验结论与展望70-71
• 4.6 二氧化钛纳米管在有机聚合物太阳能电池中的应用71-74
• 4.6.1 实验部分71-73
• 4.6.2 实验结果讨论73-74
• 4.6.3 实验结论与展望74
• 4.7 结论74-76
• 参考文献76-78
• 硕士期间的研究成果78-79
• 致谢79

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