下转换发光材料在染料敏化太阳能电池中的应用

【摘要】：随着经济的迅速发展，世界对能源的需求越来越多，能源问题已经是一个世界范围内的问题。传统能源由于种种缺陷且又不可持续，使研究新型能源已经迫在眉睫。在众多的新型能源中，太阳能的储量巨大，清洁可持续等优点使科学家们对太阳能的利用产生了浓厚的兴趣。太阳能电池便是一种可行的方案。目前，第三代太阳能电池——染料敏化太阳能电池已经掀起了一股研究热潮。其光电转换效率已经突破13%，进一步提高效率和降低成本也仍然是科学家们的目标。 科学家们提出过很多方案，制备新型的半导体膜，合成新型的染料和电解质等。但是目前使用最多的仍然是N719，它能吸收太阳光中波长在300—600nm范围之内的部分。但是对阳光中总能量大于50%的紫外光和红外光都不能利用。紫外光对染料和电解质都是有害的，所以如果把阳光中的紫外光转换到可见光区，然后被染料吸收利用，这样不仅提高了DSSC的效率，还延长了使用寿命。 本文以将紫外光转换到波长在550nm左右的N719吸收效率最高的可见光区为目标，分别以Y2O3,YF3为基质，以Tb3+,Dy3+离子为激活剂制备了各种荧光粉,然后将荧光粉应用到DSSC中。 （1）水热-高温固相法制备了Y2O3:Tb3+纳米荧光粉，掺杂到DSSC后发现DSSC的开路电压和短路电流密度都提高了，当掺杂量为4wt.%时，电池效率最高，达到7.942。 （2）以水热法制备了YF3:Tb3+纳米荧光粉，掺杂后发现DSSC的开路电压和短路电流密度都提高了，当掺杂量为6wt.%时，电池效率最高，达到8.405。 （3）以水热-煅烧法制备了Y2O3:Dy3+纳米荧光粉，然后引入DSSC。作为p型掺杂，DSSC的阳极膜的费米能级得到提高。DSSC的光电转换效率也得到提高并且当掺杂量为3wt.%时，电池效率最高，达到7.521。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 光阳极 下转换 p型掺杂
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-26
• 1.1 引言8-9
• 1.2 染料敏化太阳能电池的结构和原理9-11
• 1.2.1 染料敏化太阳能电池的结构9-10
• 1.2.2 染料敏化太阳能电池的原理10-11
• 1.3 制备染料敏化太阳能电池光阳极方法研究进展11-20
• 1.3.1 气相前驱体11-14
• 1.3.2 液相前驱体14-16
• 1.3.3 化学浴沉积（CBD）16-19
• 1.3.4 膜处理技术19-20
• 1.4 染料敏化太阳能电池的染料，电解质，对电极20-21
• 1.5 稀土离子简介21-22
• 1.6 无机基质荧光粉研究现状22
• 1.7 发光材料在太阳能电池中的应用研究进展22-24
• 1.8 本论文的研究目的和内容24-26
• 第2章 染料敏化太阳能电池的制备和表征26-32
• 2.1 染料敏化太阳能电池各部分的制备与组装26-27
• 2.1.1 导电玻璃26
• 2.1.2 光阳极26
• 2.1.3 电解质26
• 2.1.4 染料26-27
• 2.1.5 对电极27
• 2.1.6 DSSC 的组装27
• 2.2 染料敏化太阳能电池的测试27
• 2.3 染料敏化太阳能电池各个性能指标的测试27-28
• 2.3.1 开路电压与短路电流27-28
• 2.3.2 填充因子28
• 2.3.3 光电转换效率28
• 2.3.4 单电子转换效率28
• 2.4 DSSC 的测试28-29
• 2.4.1 样品形貌28-29
• 2.4.2 X-Ray 衍射29
• 2.4.3 光谱分析29
• 2.4.4 电化学性能29
• 2.4.5 平带电势29
• 2.5 主要实验仪器和药品29-32
• 第3章 Y_2O_3:Tb~(3+)纳米荧光粉在染料敏化太阳能电池中的应用32-44
• 3.1 引言32-33
• 3.2 实验33-34
• 3.2.1 TiO_2胶体的制备方法33
• 3.2.2 Y_2O_3:Tb~(3+)纳米荧光粉的制备方法33-34
• 3.2.3 光阳极的制备方法34
• 3.2.4 组装和测试34
• 3.3 结果和讨论34-42
• 3.3.1 Y_2O_3:Tb~(3+)纳米荧光粉的微观形貌34-36
• 3.3.3 Y_2O_3:Tb~(3+)纳米荧光粉的激发发射光谱36-37
• 3.3.4 TiO_2/Y_2O_3:Tb~(3+)复合光电极的平带电势37-39
• 3.3.5 Y_2O_3:Tb~(3+)纳米荧光粉对 DSSC 的光电性能的影响39-42
• 3.4 小结42-44
• 第4章 YF_3：Tb~(3+)在染料敏化太阳能电池中的应用44-56
• 4.1 引言44-45
• 4.2 实验45-46
• 4.2.1 TiO_2胶体的制备方法45
• 4.2.2 YF_3：Tb~(3+)的纳米荧光粉的制备45
• 4.2.3 光阳极的制备方法45
• 4.2.4 DSSC 组装及测试45-46
• 4.3 结果和讨论46-54
• 4.3.1 X 射线衍射谱图46-47
• 4.3.2 YF_3:Tb~(3+)纳米荧光粉的 SEM 图47-48
• 4.3.3 YF_3:Tb~(3+)纳米荧光粉的发光性能48-49
• 4.3.4 掺杂后的 DSSC 光阳极膜的平带电势49-50
• 4.3.5 YF_3:Tb~(3+)纳米荧光粉对 DSSC 光电性能的影响50-54
• 4.4 本章小结54-56
• 第5章 通过 Y_2O_3:Dy~(3+)纳米荧光粉提高染料敏化太阳能电池的光电性能56-68
• 5.1 引言56-57
• 5.2 实验57-58
• 5.2.1 TiO_2胶体的制备方法57
• 5.2.2 Y_2O_3:Dy~(3+)纳米荧光粉的制备方法57-58
• 5.2.3 光阳极的制备58
• 5.2.4 DSSC 的组装和测试58
• 5.3 结果与分析58-66
• 5.3.1 Y_2O_3:Dy~(3+)荧光粉的物相与微观形貌分析58-59
• 5.3.2 Y_2O_3:Dy~(3+)的发光性能59-61
• 5.3.3 光阳极的平带电势61-63
• 5.3.4 Y_2O_3:Dy_~(3+)荧光粉对 DSSC 性能的影响63-66
• 5.4 本章小结66-68
• 第6章 总结68-70
• 参考文献70-78
• 致谢78-80
• 个人简历，在校期间发表的学术论文与研究结果80
• 一，个人简历80
• 二，在校期间发表论文80

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容