CuI在染料敏化太阳能电池中的应用

【摘要】： 本论文研究了以CuI为空穴传输材料的固态染料敏化TiO_2纳晶多孔薄膜太阳能电池(TiO_2／dye／CuI／Pt)的制备和影响其光电转换性能的因素。采用丝网印刷方法制备了新型含大孔的TiO_2纳晶薄膜并应用在TiO_2／dye／CuI／Pt电池中，通过优化制备条件和采用不同的CuI沉积方法等手段来提高这种固态太阳能电池的光电转换性能。 1、将聚苯乙烯小球作为造孔剂用到TiO_2纳晶薄膜制备中，采用丝网印刷的方法制备了含有大孔的TiO_2纳晶多孔薄膜工作电极，通过一系列的优化实验确定了聚苯乙烯球作为造孔剂提高固态染料敏化太阳能电池光电转换性能的最佳粒径为200 nm和最佳添加量为10％。 2、系统研究了致密底层、对电极以及离子液体的添加量等影响固态染料敏化太阳能电池转换效率的因素。 3、引入现场沉积的方法在TiO_2／dye／CuI／Pt电池中制备CuI空穴传输层。由于现场生长CuI弥补了溶液沉积CuI渗透性差导致CuI与染料敏化的TiO_2接触性不好的不足，显著降低纳晶多孔薄膜与CuI的界面阻抗，提高了空穴传输速度。 4、将现场生长CuI和溶液沉积CuI两种方法共用，既提高了界面接触性能又提供了足够CuI来传输空穴，从而使得由CuI作为空穴传输材料的固态染料敏化太阳能电池的光电性能得到明显提高。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 丝网印刷TiO_2多孔薄膜 现场沉积CuI 光电化学性能
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 太阳能电池研究进展15-16
• 1.2 染料敏化太阳能电池的基本结构与工作原理16-18
• 1.2.1 染料敏化太阳能电池的结构16-17
• 1.2.2 染料敏化太阳能电池的基本原理17-18
• 1.3 染料敏化纳晶太阳能电池电解质的研究进展18-22
• 1.3.1 液态电解质19
• 1.3.2 准固态电解质19-21
• 1.3.3 固态电解质21-22
• 1.4 铜的空穴传输材料在染料敏化太阳能电池中的应用22-24
• 1.4.1 全固态染料敏化太阳能电池的工作原理22-23
• 1.4.2 无机空穴传输材料在染料敏化太阳能电池中的应用进展23-24
• 1.5 TiO_2工作电极的制备方法研究24-25
• 1.6 工作设想25-26
• 第二章 丝网印刷含有大孔的TiO_2多孔薄膜在固态太阳能电池中的应用26-42
• 引言26
• 2.1 实验部分26-32
• 2.1.1 实验材料26-27
• 2.1.2 TiO_2工作电极的制备27-29
• 2.1.3 三乙胺硫氰酸盐的合成29-31
• 2.1.4 TiO_2/dye/CuI/Pt电池的组装31-32
• 2.2 测试32-33
• 2.2.1 薄膜微结构的测试32
• 2.2.2 染料的吸附量测试32-33
• 2.2.3 光电流-光电压性能的测试33
• 2.3 结果与讨论33-40
• 2.3.1 不同方法制备的底层对电池暗电流的影响33-34
• 2.3.2 不同方法制备的TiO_2工作电极对电池性能的影响34-36
• 2.3.3 PS小球的存在对电极的影响36-38
• 2.3.4 添加不同粒径的PS小球对电极的影响38-39
• 2.3.5 添加不同量的PS小球(200 nm)对电极的影响39-40
• 2.4 本章小结40-42
• 第三章 TiO_2/dye/CuI/Pt电池的影响因素研究42-48
• 引言42
• 3.1 实验部分42-43
• 3.1.1 载铂对电极的制备42
• 3.1.2 提拉浸渍法沉积CuI42-43
• 3.2 结果与讨论43-47
• 3.2.1 对比添加不同质量的离子液体对电池光电性能的影响43-44
• 3.2.2 不同对电极对电池光电性能的影响44-45
• 3.2.3 采用提拉法制备CuI的染料敏化太阳能电池的光电性能45-47
• 3.3 本章小节47-48
• 第四章 现场沉积CuI在固态染料敏化太阳能电池中的应用48-61
• 引言48
• 4.1 实验部分48-50
• 4.1.1 实验材料48-49
• 4.1.2 工作电极的制备49
• 4.1.3 现场生长CuI49-50
• 4.1.4 溶液沉积CuI50
• 4.2 测试50-51
• 4.2.1 X射线光电子能谱(XPS)测试50
• 4.2.2 X射线衍射(XRD)测试50
• 4.2.3 电化学阻抗测量50-51
• 4.3 结果与讨论51-60
• 4.3.1 在纳晶多孔薄膜上现场沉积CuI51-53
• 4.3.2 多孔薄膜表面的CuI的晶型分析53-54
• 4.3.3 沉积CuI后多孔薄膜的微结构54-55
• 4.3.4 现场沉积CuI对电池的界面阻抗性能的影响55-57
• 4.3.5 应用不同方法沉积CuI组成的电池的光电性能研究57-58
• 4.3.6 电池的光电性能随时间的变化58-60
• 4.4 本章小节60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 研究成果及发表的学术论文67-68
• 作者及导师简介68

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