染料敏化太阳能电池光阳极的性能研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池（DSSC）作为一种新型太阳能电池，因其具有制备工艺简单、成本低、无污染和光电转换效率高等优点，而被认为是最具有发展前景的太阳能电池之一。本论文主要的工作就是对DSSC光阳极的性能进行研究，制备不同类型的纳米半导体材料（纳米ZnO、纳米TiO_2空心球），并改进纳米材料制备光阳极薄膜的工艺过程，来提高DSSC的光电转换效率。 本论文采用二氧化钛（P25）与乙基纤维素、松油醇混合，经过高能球磨、旋转蒸发以及研磨等方法来制备合适浓度的TiO_2浆料，再通过丝网印刷法制作TiO_2光阳极薄膜。并且对TiO_2光阳极的表面形貌、透光率以及光电转换效率进行测试，然后研究了光阳极薄膜厚度、TiCl_4溶液处理以及大粒径TiO_2作为光散射层对DSSC光电性能的影响。当光阳极薄膜厚度约为15μm、大粒径二氧化钛（DHS-Nano T200）作为光散射层以及0.05mol/L TiCl_4溶液对TiO_2半导体薄膜进行处理时，所制备的TiO_2光阳极获得了6.05%的光电转换效率。 在低温条件下，由乙酸锌在LiOH溶液中直接水解制备纳米ZnO，所得产物具有纯度高、结晶完整、粒径可控及分散性好等特点，并将其应用于DSSC光阳极，获得了2.47%的光电转换效率。此外，将纳米ZnO与TiO_2混合制备复合材料的光阳极薄膜，当纳米ZnO的质量分数为20%时，所制备的光阳极获得了6.44%的光电转换效率。 通过无皂乳液聚合法制备甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯（MMA-BA）模板，并利用钛酸丁酯在模板上进行水解制备了纳米TiO_2空心球（粒径约250nm和壁厚约50nm）。此TiO_2空心球具有分散性好、密度低、比表面积高以及多孔结构等特点，将其应用于离子液体电解液DSSC，获得了3.79%的光电转换效率，相对于P25二氧化钛提高了28%。 采用ITO/PET导电塑料为柔性导电基底，以电泳沉积与机械压膜相结合的方法制备柔性DSSC光阳极，并且研究了导电基底、机械压力对DSSC光电转换效率的影响，最终获得了光电转换效率为1.82%的柔性DSSC。 【关键词】：染料敏化太阳能电池TiO_2光阳极 纳米ZnO TiO_2空心球 电泳沉积
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 文献综述9-20
• 1.1 前言9-10
• 1.2 染料敏化太阳能电池的结构及工作原理10-12
• 1.2.1 基本结构10
• 1.2.2 工作原理10-11
• 1.2.3 光电性能评价参数11-12
• 1.3 染料敏化太阳能电池的组成12-15
• 1.3.1 光阳极12
• 1.3.2 染料敏化剂12-14
• 1.3.3 电解质14-15
• 1.3.4 对电极15
• 1.4 半导体光阳极15-18
• 1.4.1 纳米 TiO_2光阳极15-17
• 1.4.2 纳米 ZnO 光阳极17-18
• 1.5 柔性染料敏化太阳电池18-19
• 1.6 本课题研究的内容及意义19-20
• 第二章 实验药品及表征方法20-24
• 2.1 实验药品及原料20-21
• 2.2 实验仪器21
• 2.3 表征方法21-24
• 第三章 光阳极制备工艺的研究24-43
• 3.1 DSSC 的制备及组装24-27
• 3.1.1 光阳极的制备24-25
• 3.1.2 染料溶液的制备25-26
• 3.1.3 电解液及对电极的制备26
• 3.1.4 DSSC 的组装与测试26-27
• 3.2 光阳极薄膜厚度的影响27-29
• 3.2.1 不同厚度光阳极的形貌27
• 3.2.2 不同厚度光阳极的透光率27-28
• 3.2.3 不同厚度光阳极的光电转换效率28-29
• 3.3 TiCl_4溶液的处理作用29-31
• 3.3.1 TiCl_4处理光阳极的表面形貌29-30
• 3.3.2 TiCl_4处理前后的光电转换效率30-31
• 3.4 光散射层的影响31-35
• 3.4.1 光散射层的测试与表征32-33
• 3.4.2 光电转换效率33-35
• 3.5 混合粒径 TiO_2光阳极35-37
• 3.5.1 光阳极的表面形貌35-36
• 3.5.2 光电转换效率36-37
• 3.6 ZnO 的制备及应用37-41
• 3.6.1 纳米 ZnO 的制备38
• 3.6.2 纳米 ZnO 的测试及表征38-39
• 3.6.3 纳米 ZnO 的光电性能39-40
• 3.6.4 纳米 ZnO 与 TiO_2复合的光电性能40-41
• 3.7 本章小结41-43
• 第四章 TiO_2空心球的制备及应用43-52
• 4.1 TiO_2空心球的制备43-47
• 4.1.1 TiO_2空心球的形貌和结构44-45
• 4.1.2 中空 TiO_2光阳极的制备45
• 4.1.3 离子液体电解液的制备45-47
• 4.2 结果与讨论47-51
• 4.2.1 光电转换效率47-48
• 4.2.2 光阳极的光散射效果48-49
• 4.2.3 光阳极的孔隙率49
• 4.2.4 电化学交流阻抗49-50
• 4.2.5 结果分析50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第五章 柔性染料敏化太阳能电池的研究52-59
• 5.1 电泳沉积制备光阳极52-56
• 5.1.1 电泳沉积的制备工艺52-53
• 5.1.2 光阳极的测试与表征53-54
• 5.1.3 不同导电基底的影响54-56
• 5.2 机械压膜法制备光阳极56-58
• 5.2.1 光阳极的表面形貌56-57
• 5.2.2 光电转化效率57-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 总结59-60
• 参考文献60-66
• 发表论文和参加科研情况说明66-67
• 致谢67

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

TiO_2光催化核壳材料的研究进展    郝贵敏;贾春阳;涂亮亮;张家强;

柔性染料敏化太阳电池的制备和性能研究    林原;王尚华;付年庆;张敬波;周晓文;肖绪瑞;

染料敏化纳米ZnO薄膜太阳电池研究进展    李萍;曾隆月;洪承浪;钟海坚;邝先飞;

染料敏化纳米薄膜太阳电池中离子液体基电解质的研究进展    潘旭,戴松元,王孔嘉,史成武,郭力

TiCl_4水解法制备的阻挡层对染料敏化太阳能电池光电性能的影响    陈东坡;张晓丹;魏长春;刘彩池;赵颖;

新型纳米光催化薄膜的结构设计与应用研究    刘玉华;秦丕锡;潘杰;

染料敏化纳米晶TiO_2太阳能电池研究进展    郝三存,吴季怀,黄昀昉,范乐庆

可见光响应型二氧化钛光催化剂研究进展    程萍;金燕苹;顾明元;

染料敏化太阳能电池研究进展    杨宏训;黄妙良;韩鹏;姜奇伟;吴子豹;吴季怀;

纳米TiO_2的制备研究进展    陈宏;张木;李晨曦;

纳米二氧化钛的制备及其在太阳能电池中的应用    武丽慧;张永哲;韩立中;康翠萍;赵建果;谢二庆;

可见光诱导TiO_2光催化及其机理研究进展    付文;王丽;黄军左;

陶砂载Fe_2O_3-TiO_2的制备及光催化性能研究    鞠春华;王福平;

液结太阳能电池敏化剂研究进展    王玉兰,黄宇,周丽萍,李红

花状氧化锌的制备及光电性能的研究    郝彦忠;崔玥;

染料敏化太阳电池光阳极薄膜的研究进展    郭晓伟;陈改荣;王辉;苗超林;苗郁;曹志民;

基于多酸设计新型的有机无机杂化材料并用密度泛函理论预测其电子吸收光谱    王静;丛莎;温世正;颜力楷;苏忠民;

金属掺杂TiO_2和ZnO的第一性原理研究    于晓慧

全氟烷基金属酞菁衍生物的合成及应用    邱滔

高性能染料敏化太阳能电池的制备与研究    李晓冬

TiO_2基纳米管的制备、改性及性能研究    张芬

纯钛水热法制备低维纳米结构TiO_2及其光电化学性能研究    董祥

ZnO棒晶阵列的溶液生长与CuSCN空穴传输层和CuInS_2光吸收层薄膜的电沉积    倪勇

聚偏氟乙烯基微孔—凝胶聚合物电解质的制备及其在DSSC中的应用研究    杨艳

阳极氧化法制备TiO_2纳米管及其在染料敏化太阳能电池和光催化中应用    康翠萍

抗近红外/紫外辐射薄膜的研究    朱超

纳米ZnO多孔薄膜的湿化学法制备研究    杨立荣

二氧化钛/染料/聚苯胺结构太阳能电池的制备与研究    容齐坤

染料敏化太阳电池光阳极的研究及电池性能的优化    牛海红

脉冲激光液相沉积制TiO_2纳米薄膜及其光电性能    王国兵

TiO_2纳米带的制备、改性及其光催化性能的研究    朱林

TiO_2光催化剂的掺杂改性及应用    刘丽丽

TiO_2纳米管及其酸化产物的制备与电化学性能研究    施万玉

Bi、N共掺杂TiO_2的制备及性能的研究    王维安

大面积单基板全固态染料敏化太阳能电池研究    荣耀光

PbS量子点的制备及其光电性能研究    岳栋

电泳沉积制备二氧化钛复合涂层及其光电性能研究    文新宇

核壳结构CdS/TiO_2的制备与表征(英文)    王智宇;陈景鑫;张福安;钱国栋;樊先平;

纳米晶体TiO_2多孔膜的制备、性能及其在太阳能电池中的应用    程黎放，王瑜，戴松元，邬钦崇，王孔嘉

后处理对TiO_2纳米晶膜电极光电性能的改善(英文)    任焱杰,张莉,蔡生民

菁类染料敏化的固态纳米TiO_2光电化学电池    张莉,任焱杰,张正诚,方世碧,田禾,蔡生民

染料敏化纳米晶太阳能电池    杨术明,李富友,黄春辉

固态TiO_2纳米太阳电池研究进展    康志敏,郝彦忠,王庆飞,童汝亭,戴松元

TiO_2(锐钛矿)纳米晶体薄膜的制备    戴松元,邬钦崇,王孔嘉,王瑜,霍裕平

联吡啶钌络合物敏化钠晶多孔TiO_2薄膜电极光电性能研究    杨蓉,王维波,肖绪瑞,侯原军,张宝文,曹怡

TiO_2纳晶多孔薄膜的光散射特性    林原,肖绪瑞,张东社,谢普会,张宝文

聚硅氧烷凝胶网络电解质准固态TiO_2纳晶太阳电池    李维盈,康俊杰,李学萍,方世璧,林原,王桂强,肖绪瑞

用于电化学太阳电池的几种多晶n-CdS光阳极特性的研究    傅宏达,宋天平,张伯荣,糜天英

染料敏化太阳能电池纳晶TiO_2多孔薄膜研究进展    尹艳红;薛载坤;杨宝宁;杨书廷;

电喷多孔ZnO薄膜及其在染料敏化太阳电池中的应用    盛显良;赵卫东;孙景琦;翟锦;

电沉积Pt微岛对单晶n-Si光阳极行为的影响    范宏斌,范钦柏,邓薰南

新一代光阳极光250踏板车简介    吴锋

一维纳米材料在染料敏化太阳电池中的应用    盛显良;刘娜仁;翟锦;安丽平;

CuInS_2、CuInSe_2及其固溶体作光阳极的光电化学太阳电池的研究    邓恩慈

CdS敏化TiO_2纳米管的制备和性能研究    程浩;隋小涛;赵修建;

半导体-电解液光电极体系研究 Ⅴ.聚苯胺膜对半导体光阳极的保护作用    宋天平,王玉江,糜天英

染料敏化太阳能电池光阳极及其敏化研究进展    王青;夏咏梅;何祖明;李新丽;乜伟;徐莺歌;

基于氮掺杂的高活性二级分叉氧化锌四角叉结构的光阳极在光电化学制氢的应用    丘勇才;杨世和;

染料敏化太阳能电池用三维海胆状ZnO微纳结构光阳极的合成与光电转换性能研究    张新华;陈翌庆;程银芬;

金属有机框架在染料敏化太阳能电池界面调控中的应用    李亚峰;魏明灯;

具有高光捕获能力的染料敏化太阳能电池TiO_2光阳极    李春辉;罗艳红;李冬梅;糜建立;Lasse Sф;Peter Hald;孟庆波;Bo B.Iversen;

染料敏化太阳电池光阳极薄膜的研究进展    郭晓伟;陈改荣;王辉;苗超林;苗郁;曹志民;

低温两步法合成掺杂型纳米晶TiO_2光阳极及其电池性能分析    许程;苏奎;唐成;

一维多级纳米结构TiO2光阳极染料敏化太阳能电池    林昌健;郑大江;叶美丹;吕妙强;郭文熹;

利用在导电玻璃上直接生长的有序的二氧化钛纳米棒阵列作为光阳极制备固态染料敏化太阳能电池    白杰;鲁建峰;徐晓宝;李志鸿;曹昆;崔金;王鸣魁;

柔性光电极的制备及其染料敏化太阳能电池光电转换性能研究进展    彭天右;范科;柴波;陈俊年;

染料敏化太阳能电池的钛片基柔性光电极的光电化学行为研究    范科;彭天右;柴波;陈俊年;

染料敏化太阳能电池更高效    张宁

染料敏化太阳能电池专利申请分析    素白

未来主导：染料敏化太阳能电池    本报记者 滕继濮

染料敏化太阳能电池将用于无人机    王小龙

晶龙集团与世界顶尖高手过招    通讯员 段同刚　王丽英 记者 张计友

晶龙 技术为王“逆市飘红”    通讯员 段同刚　王丽英 记者 张计友

中国的新能源挑战    许可新

晶龙模式：让创新“跑赢”市场    段同刚　撰稿

天津铜铟镓硒太阳能电池组件制成    耀文

从原材料入手实现聚光光伏产业化    全国工商联新能源商会研究员 李雷

高效率染料敏化太阳能电池的电荷传输与复合机理研究    郝锋

染料敏化太阳能电池光阳极的制备、性质和光电转换机理研究    程辉

染料敏化太阳能电池光阳极研究    向鹏

新型高效叠层及复合染料敏化太阳能电池研究    苗青青

基于氧化物薄膜的光电器件及电阻转变行为研究    王晓祺

量子点的界面修饰与敏化及其光伏特性的研究    马蓓蓓

纳米二氧化钛光阳极材料控制合成及光电化学性能    邵玮

敏化太阳能电池光阳极和对电极的制备与研究    朱光

无机敏化TiO_2基太阳能电池光阳极材料的制备与表征    陈云霞

TiO_2纳米管阵列的阳极氧化制备及性能研究    陶海军

染料敏化太阳能电池光阳极的性能研究    刘懿平

柔性染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其性能研究    程存喜

染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其性能研究    高峰

染料敏化纳米晶太阳能电池光阳极的优化    杨广涛

钛基板光阳极染料敏化太阳能电池的研究    汪咏梅

染料敏化太阳能电池双层复合薄膜光阳极的制备与性能研究    戴国田

染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其性能研究    夏咏梅

染料敏化太阳能电池光阳极的光电化学性质研究    刘润花

染料敏化太阳能电池光阳极的制备及性能研究    吕晓斐

染料敏化太阳能电池复合光阳极的构筑及光电性能    董友珍