染料敏化纳米晶太阳能电池阳极的制备与共敏化研究

【摘要】：近年来，染料敏化纳米晶太阳能电池由于其具有可大面积制备、生产成本低以及分子水平上可设计性的优点而受到全世界研究者的关注。但是，要想进一步提高半导体电极、敏化染料、电解质的性能，从而提高光电转换效率，达到实用化目标，还需要解决一系列问题。 本论文从染料敏化纳米晶太阳能电池阳极的制备及其染料共敏化方面进行了研究。 首选，本论文在总结染料敏化纳米晶太阳能电池工作原理、效率的提高和最新发展的基础上，用溶胶-凝胶法(Sol-Gel法)制备了锐钛矿晶型的纳米晶多孔TiO_2粉体。通过改变制备TiO_2的溶胶前驱液中表面活性剂(PEG)的量、pH值以及加水量来确定合适的前驱物组分含量，以达到提高TiO_2颗粒的表面粗糙程度和颗粒间的孔隙率，减小TiO_2颗粒粒径，从而提高纳米晶多孔TiO_2薄膜电极比表面积、膜的孔洞率，进而达到增加染料吸附量的目的。同时，对所制备的纳米晶TiO_2粉体在不同温度下煅烧，确定了生成锐钛矿型纳米晶多孔TiO_2导电薄膜的最佳煅烧温度。 其次，用Sol-Gel法制备了锐钛矿晶型的纳米晶多孔TiO_2半导体电极。通过扫描电镜分析，进一步探讨了制备理想电极的条件。 最后，以降低染料成本，提高光谱吸收范围和吸光度为目标，选择低成本的有机染料曙红Y、香豆素、玫瑰红进行双染料共敏化实验，证实了吸收光谱的拓宽和光吸收率的增加，最终确定了理想的共敏化染料。 【关键词】：Sol-Gel法 染料敏化 锐钛矿 纳米晶多孔TiO_2
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-7
• 目录7-8
• 第一章 绪论8-26
• 1.1 概述8-13
• 1.2 染料敏化纳米晶太阳能电池工作原理13-18
• 1.3 染料敏化纳米晶太阳能电池效率的提高18-23
• 1.4 本论文主要工作内容、意义23-26
• 第二章 纳米晶TiO_2粉体的制备与表征26-39
• 2.1 引入纳米晶TiO_2的意义及制备方法的选择26-29
• 2.2 溶胶-凝胶法制备纳米晶TiO_2粉体29-34
• 2.3 纳米晶TiO_2粉体的表征与结果分析34-37
• 2.4 小结37-39
• 第三章 纳米晶TiO_2薄膜的制备与结果表征39-45
• 3.1 纳米晶TiO_2薄膜的制备39-41
• 3.2 纳米晶TiO_2薄膜的表征与结果分析41-44
• 3.3 小结44-45
• 第四章 纳米晶TiO_2薄膜电极的染料共敏化研究45-53
• 4.1 共敏化染料的选择与配制45-47
• 4.2 共敏化染料的性能研究47-51
• 4.3 小结51-53
• 第五章 结论与展望53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-59
• 附录59

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