基于一维金属纳米阵列染料敏化太阳能电池电极的制备与组装

【摘要】： 染料敏化太阳能电池价格相对低廉,制作工艺简单,拥有潜在的高光电转换效率,极有可能取代传统硅系太阳能电池,成为未来太阳能电池的主导。本文将一维纳米线模板法制备技术与染料敏化太阳能电池相结合,将分散均匀的纳米二氧化钛颗粒溶胶浸入金属纳米线阵列中,组装得到新型染料敏化太阳能电池电极阵列结构。该金属线阵列可伸入光电转化层,且与纳米二氧化钛粒子紧密连接,减少了激发电子到达电极的路程,有效防止因传输路径过长而造成的电子湮灭。有望提高电池光电转换效率,具有重要的理论及应用价值。 本文首先对阳极氧化铝膜(AAO)模板的紫外光刻技术进行了探讨。实验使用BP-212型紫外正性光刻胶,及波长365nm紫外光源。发现紫外曝光时间50s,前烘温度65℃下,可完全复制掩膜图案。 采用恒压电化学沉积法,分别以AAO模板及图案化AAO二次模板为基底,成功制备了一维铜纳米线阵列及图案化铜纳米线阵列。在-0.2V恒压电沉积条件下,沉积30min所得铜纳米线阵列规整有序,线成束,且具有微米级空隙,有望应用于组装微型器件。换用图案化AAO模板为工作电极,沉积时间15min所得阵列线长10um左右,结构最为规整,圆孔及QDU图案均能良好复制。 以多聚磷酸钠及聚丙烯酸钠复合分散剂,并在冷冻作用下进行分散实验,得到颗粒粒径均不超过20nm且具有较高的稳定性的纳米TiO2溶胶。通过多次浸润图案化线束的方法,最终组装得到DSSC电极阵列结构。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 紫外光刻 铜纳米线 TiO_2颗粒分散
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 引言6-7
• 第一章 绪论7-30
• 1.1 染料敏化太阳能电池的研究进展8-13
• 1.1.1 染料敏化剂8-11
• 1.1.2 电解质11-12
• 1.1.3 多孔氧化物薄膜的发展12-13
• 1.2 一维纳米材料研究现状13-18
• 1.2.1 一维纳米材料13
• 1.2.2 模板法制备一维纳米材料13-18
• 1.2.3 一维纳米材料在染料敏化太阳能电池中的应用18
• 1.3 纳米TiO_2在DSSC中的应用进展18-30
• 1.3.1 二氧化钛纳米结构合成方法18-23
• 1.3.2 纳米二氧化钛颗粒的分散方法23-25
• 1.3.3 二氧化钛纳米晶在DSSC中的应用25-30
• 第二章 小孔径图案化AAO模板的制备与表征30-37
• 2.1 实验部分30-32
• 2.1.1 试剂和仪器30-31
• 2.1.2 小孔径图案化AAO模板的制备31-32
• 2.1.3 测试样品的制备及表征32
• 2.2 结果与讨论32-36
• 2.2.1 曝光时间对图案的影响32-33
• 2.2.2 前烘温度对图案的影响33-36
• 2.2.3 两种基底不同尺寸掩膜光刻机理探索36
• 2.3 本章小结36-37
• 第三章 一维金属纳米阵列染料敏化太阳能电池电极的制备37-48
• 3.1 实验部分37-41
• 3.1.1 试剂和仪器37-38
• 3.1.2 图案化AAO模板及电沉积电极的制备38-39
• 3.1.3 常规及图案化金属纳米线阵列的制备39-40
• 3.1.4 测试样品的制备与表征40-41
• 3.2 结果与讨论41-47
• 3.2.1 一维金属铜纳米线阵列41-43
• 3.2.2 一维金属铜纳米线阵列的图案化43-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第四章 纳米二氧化钛颗粒的分散性研究及电极阵列组装48-54
• 4.1 实验部分48-50
• 4.1.1 试剂和仪器48-49
• 4.1.2 纳米二氧化钛颗粒的分散49-50
• 4.1.3 电极阵列的组装50
• 4.2 结果与讨论50-53
• 4.2.1 影响纳米二氧化钛颗粒分散性的研究50-52
• 4.2.2 DSSC电极阵列的组装52-53
• 4.3 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-64
• 攻读硕士学位期间发表论文64-65
• 致谢65-67

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