多金属氧酸盐-TiO_2复合膜在光伏器件和电致变色器件上的应用研究

【摘要】：开发新能源和节能是环境可持续发展的两个重要方面。近年来，染料敏化太阳能电池在利用太阳能方面显示出了一定的潜力；而电致变色智能窗可以通过改变外电压来改变它的透过率，以此来调节室内的光线和热量。在建筑节能领域中这种先进的调光玻璃显示了极大的经济效益。多金属氧酸盐（多酸）是一类具有纳米结构的金属氧簇，有着独特的结构和电化学性能，它在染料敏化太阳能电池和电致变色智能窗方面有极大地应用潜力。在这篇论文中，通过三种不同的方法制备了多酸-TiO_2复合膜，即：层接层法、溶胶-凝胶-丝网印刷法和电沉积法。根据复合膜不同的性能，将其成功的应用于高性能染料敏化太阳能电池和电致变色智能窗中。并对带有多酸-TiO_2复合膜的器件的性能做了全面的测试。 1、利用LBL法制备的H3PW_(12)O_(40)(PW_(12))-TiO_2薄膜作为染料敏化太阳能电池的新型界面层。以多酸基薄膜为界面层的电池的性能做了J–V曲线测试、暗电流测试、开路电压衰减测试和单色光转化效率测试。多酸基的界面层有加速电子流动，抑制暗电流的作用。相比于没有界面层的电池，光电转化效率有54%的提升；相比与进行TiCl4水溶液前处理的电池，效率有20%的提升。 2、利用溶胶-凝胶法制备的PW_(12)/TiO_2复合物，并与P25混合，利用丝网印刷法制备的薄膜作为染料敏化太阳能电池的光阳极。在染料敏化太阳能电池中，多酸可以起到减小电子复合、延长电子寿命的作用。利用PW_(12)/TiO_2复合物作为阳极的电池性能比纯P25作为阳极的电池有明显提高。转化效率有22.8%的提升。利用电化学阻抗和开路电压衰减法测试了多酸在光阳极中起的作用。 3、开发在多孔TiO_2基底上电沉积多酸阴离子的方法。并以其作为电致变色智能窗的电致变色电极。这种方法具有简单、快速、易操作、低成本等优点。利用此方法制备的[NaX_5W_(30)O_(110)]n–(X=P, n=14; S, n=9)基电致变色智能窗表现出以下优势：褪色态透光性好、光学反差高、良好的长期稳定性和高的着色效率。 4、利用电沉积方法将不同结构的多酸沉积到多孔TiO_2基底上，探索多酸结构与电致变色性能的关系。Wells–Dawson结构的多酸K6[P2W18O62]14H2O (P2W18)和它的单缺位衍生物K_(10)[P_2W_(17)O_(61)]20H_2O (P_2W)_(17))被成功的应用于电致变色智能窗。P2W17基电致变色智能窗在620nm处最大有93.1%的光学反差、着色时间0.90s、着色效率205.3cm2C–1。由于二者结构上的差异，P2W18基电致变色智能窗的性能稍差，其在646nm处的最大光学反差为48.7%、着色时间为0.97s、着色效率为176.8cm2C–1。并且二者均有良好的长期稳定性。更重要的是，我们首次研究了P2W17在不同电压下的近红外电致变色性质。在多酸基电致变色智能窗中，P2W17基智能窗有着最佳的性能。 【关键词】：多金属氧酸盐 复合膜 染料敏化太阳能电池 电致变色智能窗
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TB383.2;TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 序言9-48
• 1.1 多金属氧酸盐的简介9-13
• 1.1.1 多酸的基本结构9-10
• 1.1.2 多酸基功能材料的制备与应用10-13
• 1.2 开发利用新能源的重要手段——染料敏化太阳能电池13-28
• 1.2.1 染料敏化太阳能电池（Dye sensitized–Solar Cell，DSSC）的简介13
• 1.2.2 染料敏化太阳能电池的结构及电子传输机制13-15
• 1.2.3 评价染料敏化太阳能电池的重要参数15-16
• 1.2.4 在 DSSC 中常用材料的简介16-20
• 1.2.5 优化染料敏化太阳能电池阳极的进展20-28
• 1.3 节能领域的重要技术——电致变色智能窗28-37
• 1.3.1 电致变色现象和电致变色器件的工作原理28-29
• 1.3.2 评价电致变色智能窗的重要参数29-30
• 1.3.3 常见的无机电致变色材料及变色机理30-33
• 1.3.4 制备电致变色薄膜的主要方法33
• 1.3.5 多酸基的电致变色材料的研究进展33-37
• 1.4 选题依据和目的37-38
• 1.5 试剂和仪器38-39
• 1.5.1 试剂38
• 1.5.2 仪器38-39
• 参考文献39-48
• 第二章 有加速电子流动和减少电子复合功能的多金属氧酸盐基染料敏化太阳能电池界面层的制作48-59
• 2.1 引言48
• 2.2 实验部分48-49
• 2.2.1 带有(PW_(12)/TiO_2)n界面层阳极的制作48-49
• 2.2.2 电池的组装49
• 2.3 结果与讨论49-55
• 2.4 本章小结55-56
• 参考文献56-59
• 第三章 多金属氧酸盐/TiO_2复合物在染料敏化太阳能电池光阳极上的应用59-69
• 3.1 引言59
• 3.2 实验部分59-60
• 3.2.1 溶胶–凝胶法制备PW_(12)/TiO_2复合物59-60
• 3.2.2 TiO_2浆料的制备及电池的组装60
• 3.3 结果与讨论60-65
• 3.4 本章小结65-66
• 参考文献66-69
• 第四章 利用新型电沉积方法制作高性能多酸基电致变色智能窗69-82
• 4.1 引言69-70
• 4.2 实验部分70
• 4.2.1 电致变色电极的制作70
• 4.2.2 智能窗的组装70
• 4.3 结果与讨论70-78
• 4.4 本章小结78-79
• 参考文献79-82
• 第五章 基于不同结构多酸的高性能可见–近红外电致变色智能窗82-100
• 5.1 引言82-83
• 5.2 实验部分83
• 5.2.1 电致变色电极的制备83
• 5.2.2 智能窗的组装83
• 5.3 结果与讨论83-95
• 5.4 本章小结95-96
• 参考文献96-100
• 结论100-101
• 致谢101-102
• 在学期间公开发表论文及著作情况102

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

聚合物全固态电致变色器件的制备及性能    张公正;四十宫龙德;

利用拉曼光谱仪对MoO_3薄膜的电致变色的研究(英文)    杨永安,曹云伟,姚建年

溅射氧化镍薄膜的电致变色特性    潘素瑛，毛骏

溶胶-凝胶法制备钨电致变色膜    张静蓉,陈铮,杨长生,戴基智

电致变色材料及器件的研究进展    冯博学,陈冲,何毓阳,伞海生,王君,刘金良,唐为国

直流溅射法制备电致变色NiO_x膜    丘思畴,戴进,黄汉尧,徐彦忠

氧化镍及氧化钨薄膜电致变色机制的研究    王晓光,江月山,杨乃恒,袁磊,王毓民

Sol-gel法制备WO_3电致变色薄膜    杨秋红,顾莹,郭存济

WO_3薄膜的结构和电致变色性质的热处理效应    段潜,刘大军,何兴权

WO_3电变色材料的氢化技术研究    黄士勇,曲风钦,苗晔,孟兆坤,辛志荣

基于光催化的TiO_2-大豆分离蛋白包装膜的制备与表征    祝贝贝;汪少芸;

壳聚糖/TiO_2复合膜光催化降解甲基橙水溶液的研究    彭湘红;王敏娟;吕凡林;

磁控溅射制备全薄膜电致变色元件及其性能研究    杨海刚;

光电致变色薄膜及其器件的研究    陈明洁;沈辉;

基于WO3/NiO_x膜系的固态电致变色器件研究    冯博学;何毓阳;陈冲;伞海生;刘化然;张欣;刘金良;唐为国;尹经敏;

FEP和PTFE复合膜的制备及压电性的研究    黄金峰;张晓青;夏钟福;王飞鹏;

纳米Pd/CaO复合膜的制备    李雄伟;刘实;

磺化石墨烯与聚吡咯复合膜的电化学沉积    刘安然;石高全;

有机/无机支撑复合膜的制备与应用    刘富;左丹英;操建华;朱宝库;徐又一;

Zr-Si-N纳米晶复合膜的生长结构    孔明;董云杉;李戈扬;

NIMS开发出多色电致变色电子纸显示元件    

包装用复合膜、袋国家标准九月一日起实施    记者 王城

中日起草《铝及铝合金阳极氧化复合膜》国际标准提案    驻福建记者 庄则平 特约记者 林圳勇 通讯员 黄刚毅

我国包装用复合膜、袋通则类国家标准引起关注    周强

山东全面推行食盐复合膜小包装    李

药品包装用复合膜的特点    姚文

药品包装用复合膜的发展趋势    科讯

药品包装用复合膜在技术上的要求    廖启忠

软包装油墨的发展    心雨

复合膜在我国医药软包装中的应用    铝包

多金属氧酸盐-TiO_2复合膜在光伏器件和电致变色器件上的应用研究    王诗铭

纳米晶二氧化钛的制备及其光催化性能研究    昝菱

基于基板的TiO_2纳米点结构的制备及性能研究    罗鸣

非金属掺杂TiO_2基纳米材料的制备新方法、结构表征及可见光催化降解气相甲苯性能    董帆

掺杂TiO_2薄膜的制备、表征及性能    张向超

纳米TiO_2涂层及其复合涂层的制备与光阴极保护性能研究    周民杰

晶相和形貌可控的TiO_2纳米晶和取向薄膜的合成及其在染料敏化太阳电池中的应用    许元妹

纳米结构TiO_2的制备及其光催化降解4-氯硝基苯的效能研究    叶苗苗

分子印迹型系列TiO_2光催化剂的制备及其选择性降解有机污染物的研究    沈先涛

离子掺杂TiO_2纳米材料的光电性质及光催化活性研究    李海彦

聚苯胺及其衍生物聚2,3-二甲基苯胺的制备与性能研究    刘兴敏

基于多酸阴离子的电致变色复合膜的制备和性质研究    高广刚

一种新型有机无机复合型电致变色阵列器件—电子纸研究    李天军

星型共轭齐聚物的合成及其光、电响应性能    高金明

导电聚合物电致变薄膜材料研究    涂亮亮

基于导电聚合物的电致变材料及柔性器件研究    吴姗霖

聚N-羟乙基苯胺的制备、表征及电致变色研究    李春艳

全固态电致变色器件的研究    饶凯

纳米聚苯胺的合成与性能研究    刘家和

电致变色WO_x和WO_x：Mo薄膜的制备及其特性研究    施萍萍