二氧化钛/聚苯胺光伏电池的研究

【摘要】：近年来,TiO_2纳米管因其独特的微观结构,受到了广泛的关注。TiO_2纳米管阵与TiO_2纳米晶颗粒相比,具有更大比表面积,更强吸附能力,更高光催化活性和更好光电性能,因此在光催化剂、太阳能电池、气敏传感材料等领域中得到广泛应用。然而,TiO_2纳米管形貌对光电性能的影响研究的较为有限。本文中采用了阳极氧化法,通过改变NH4F/甘油/水体系中甘油和水的比例来制备不同形貌的TiO_2纳米管阵列,对其形貌和晶型进行表征。然后组装成TiO_2/ITO光伏电池,在未加入光敏剂于500W高压汞灯照射条件下,测试开路电位和短路电流。实验结果表明:体系中甘油比例改变,导致纳米管的形貌、结晶程度及光电性能变化,尤其是对电流的影响较大,甘油和水体积比为9:1试样的短路电流密度是1:1试样的1.5倍,这主要是因9:1体系下制得的二氧化钛纳米管有较大的表面积。 近年来,掺杂态聚苯胺因其优良的空穴传输性能被用于p–n结型太阳能电池;同时,又因掺杂态聚苯胺具有优越的导电性能以及较高的电化学催化活性,而作为染料敏化太阳能电池的对电极进行研究,并且取得一定进展。我们实验室一直从事掺杂态聚苯胺超级电容器电极的研究,在活性炭的基底上制备出具有三维枝状微观结构的聚苯胺棒,表现出良好的充放电性能。本文在实验室研究的基础上采用循环伏安法在ITO导电玻璃上成功制备出硫酸掺杂聚苯胺膜,并对聚苯胺膜的形貌、透光性和导电性进行研究,制得的TiO_2/PANI-ITO光伏电池相对TiO_2/ITO光伏电池减小了电解液的界面电阻,提高了TiO_2纳米管光伏电池的光电性能。这主要是因为聚苯胺膜是200nm~300nm的颗粒状致密膜,具有比ITO玻璃更大的比表面积,优良的KI/I_2催化活性,从而提高聚苯胺膜和电解液界面电子交换速率,减小界面电阻。同时聚苯胺膜的影响下KI/I_2的氧化还原电位相对ITO玻璃发生负向偏移,有利于电子从碘化钾注入二氧化钛价带。同时进行了处于完全还原态的聚苯胺膜和处于中间氧化态的聚苯胺膜光电性能的比较,研究表明处于中间氧化态的聚苯胺膜光电性能要优于完全还原态的聚苯胺膜。本文认为这与两种膜的导电性和氧化还原性有关,中间氧化态膜本身具有良好的导电性,很容易实现聚苯胺膜和电解液之间的电子交换;完全还原态聚苯胺膜需要经过氧化,转变成导电态膜才能进行界面处的电子交换,因此比中间氧化态的聚苯胺膜光响应差,故短路电流密度小于中间氧化态的。又因为完全还原态聚苯胺膜影响下的KI/I_2氧化还原电位偏负于中间氧化态聚苯胺膜的,故其影响下的开路电位也小于中间氧化态聚苯胺的。 【关键词】：二氧化钛纳米管 聚苯胺 阳极氧化法 循环伏安法 光伏电池
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-34
• 1.1 太阳能电池概述11-17
• 1.1.1 太阳能电池研究背景及意义11-12
• 1.1.2 按电池材料分类12-17
• 1.2 TiO_2 光阳极材料17-24
• 1.2.1 TiO_2 光阳极材料研究背景17
• 1.2.2 TiO_2 纳米管的制备方法17-19
• 1.2.3 阳极氧化法制备TiO_2 纳米管的影响因素19-20
• 1.2.4 阳极氧化法制备TiO_2 纳米管的反应机理研究20-22
• 1.2.5 纳米TiO_2 在染料敏化太阳能电池中的应用22-24
• 1.2.6 纳米TiO_2 在其他太阳能电池中的应用24
• 1.3 聚苯胺电极材料24-32
• 1.3.1 聚苯胺电极材料的研究背景24-25
• 1.3.2 聚苯胺的导电机理25-26
• 1.3.3 掺杂聚苯胺制备26-28
• 1.3.4 循环伏安法制备掺杂聚苯胺的影响因素28-29
• 1.3.5 电化学聚合聚苯胺的机理29-31
• 1.3.6 聚苯胺在太阳能电池中的应用31-32
• 1.4 本论文主要工作32-34
• 第二章 二氧化钛光阳极研究34-51
• 2.1 TiO_2 纳米管概述34
• 2.2 TiO_2 纳米管的制备及表征34-44
• 2.2.1 试验原料和仪器34-36
• 2.2.2 TiO_2 纳米管制备流程及表征手段36-38
• 2.2.3 不同电解液下TiO_2 纳米管制备38
• 2.2.4 不同电解液下TiO_2 纳米管形貌和结构的分析38-42
• 2.2.5 不同电压下TiO_2 纳米管制备42
• 2.2.6 不同电压下TiO_2 纳米管制备形貌分析42-44
• 2.3 TiO_2 纳米管光伏电池的制备44
• 2.3.1 电解液的制备44
• 2.3.2 电池的组装44
• 2.4 TiO_2 纳米管光伏电池性能测定44-50
• 2.4.1 电池性能表征手段44
• 2.4.2 开路电位44-48
• 2.4.3 短路电流密度测定48-50
• 2.5 本章小结50-51
• 第三章 聚苯胺膜对电极光电性能的研究51-68
• 3.1 聚苯胺概述51-52
• 3.2 聚苯胺的制备52-58
• 3.2.1 实验药品和仪器52-54
• 3.2.2 实验流程图54
• 3.2.3 聚苯胺的制备及测定54-58
• 3.3 聚苯胺的导电性能研究58-59
• 3.4 聚苯胺光电性能研究59-62
• 3.4.1 TiO_2/聚苯胺光伏电池制备59-60
• 3.4.2 开路电位60-61
• 3.4.3 短路电流密度测定61-62
• 3.4.4 工作原理62
• 3.5 不同氧化还原态下聚苯胺膜的光电性能比较62-66
• 3.5.1 实验内容63-64
• 3.5.2 紫外可见透光测试64
• 3.5.3 光电性能比较64-66
• 3.6 本章小结66-68
• 第四章 本文总结68-70
• 参考文献70-78
• 致谢78-79
• 个人简历79
• 发表的学术论文79

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

太阳能立体停车库能源匹配和智能控制系统的研究    徐建龙

聚苯胺的掺杂及其应用    吴丹;朱超;强骥鹏;王杨勇;

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;

电聚合苯胺过程的在线紫外-可见光谱    张贵荣;张爱健;王欢;刘秀丽;陆嘉星;

碘掺杂聚苯胺的结构与性能    曾幸荣,莫毅,杨卫,吴振耀,龚克成

不同质子酸掺杂对苯胺电聚合速率影响的确定    于化江;武克忠;王庆飞;李建玲;

TiO_2纳米管制备及其应用研究进展    付敏,原鲜霞,马紫峰

循环伏安法电化学合成聚苯胺    武克忠;王庆飞;马子川;段晓伟;李彩宾;甄晓燕;

阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列及其光电性能研究    李贺;姚素薇;张卫国;王宏智;贲宇恒;

纳米TiO_2的表面修饰及其光电性能    程萍;邓长生;戴遐明;

TiO_2纳米管阵列的制备、改性及其应用研究进展    孙岚;李静;庄惠芳;赖跃坤;王成林;林昌健;

TiO_2纳米管的制备及其光催化降解甲基橙的研究    李廷龙;张云;陶伟;

聚苯胺的掺杂及其应用    吴丹;朱超;强骥鹏;王杨勇;

有机光电材料与有机光电器件    苑嗣纯;葛兴;赵建庄;

阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列及其表征    廖斌;覃礼钊;吴晓玲;张旭;刘安东;

TiO_2纳米管的研究进展    郭孟狮;杨靖华;周心艳;

TiO_2纳米管的制备及应用研究    张云怀;胡夫;肖鹏;

TiO_2纳米管合成、改性及其光电催化性能的研究进展    肖明威;王立世;吴艳丹;党志;

TiO_2纳米管阵列的制备及复阻抗分析    王红;傅刚;陈环;刘志宇;

染料敏化太阳电池光阳极薄膜研究进展    李树全;林建明;张秀坤;李彪;徐波;

电解液组分对阳极氧化法制备TiO_2纳米管的影响    肖鹏;戴洪法;张云怀;

TiO_2纳米管负载铂催化剂催化完全氧化甲醛    何运兵;纪红兵;

钛盐纳米管的制备及光电性能研究    郝彦忠;韩文涛;

无机酸掺杂导电聚苯胺/凹凸棒复合材料的制备和性能研究    张建强;刘生丽;牛棱渊;卢勇;安继斌;冯辉霞;

电压条件对快速组装TiO_2纳米管阵列速率的影响研究    王岩;吴玉程;秦永强;崔接武;郑红梅;洪雨;王庆平;

可见光响应Cr，N-共掺杂钛酸盐纳米管的水热法合成及表征    于爱敏;沈雯雯;苗双;孙晓红;章福祥;关乃佳;

新型掺杂二氧化钛纳米管光催化材料的制备及其光催化性能的研究    刘海津

导电聚苯胺和聚苯胺复合阳极材料的制备及电化学性能研究    黄惠

窄带隙共轭聚合物的制备与光伏性能研究    邓丹

TiO_2基纳米管的制备、改性及性能研究    张芬

可见光响应纳米Cu_2O-TiO_2材料的制备及光催化性能研究    刘辉

阳极氧化TiO_2纳米管阵列的制备、生长机理及光催化应用研究    曹春斌

聚苯胺纳米纤维的合成与应用    王杨勇

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

TiO_2纳米管阵列光电催化降解有机物及分解水的研究    白晶

微/纳米结构聚苯胺的制备与表征    周志斌

两种含联吡啶配体单体的合成及其聚合反应尝试    杜昆鹏

导电聚苯胺在超级电容器中的应用研究    邹武元

含8-羟基喹啉的聚合金属配合物的合成及其光伏性能    肖丽芬

聚合物光伏器件和染料敏化太阳能电池柔性对电极的制备与研究    黄辉

含8-羟基喹啉/苯并咪唑聚合金属配合物的合成及光伏性能研究    刘源

染料敏化太阳能电池光阳极和对电极的研究    冯小明

含3，4-乙烯二氧噻吩共轭聚合物与三苯胺基染料的合成及光伏性能研究    田宗芳

有机小分子太阳电池阴极修饰的研究    李方馨

提高有机太阳电池中空穴输出效率方法的研究    孟庆蕾

掺杂态聚苯胺的高电导率合成和性能研究    许金泉

立体停车库发展综述    颜黄苹,胡国清

我国立体式停车设备的新发展趋势    张影 ,司红君

太阳能光伏并网发电系统的研究    王飞,余世杰,苏建徽,沈玉梁

太阳能光伏阵列最大功率跟踪技术的实现    杨思俊;潘晶莹;户桂民;

固定式太阳能光伏板最佳倾角设计方法研究    韩斐;潘玉良;苏忠贤;

浅谈立体车库的特点及其应用    刘丽娜;

汽车立体式停车场    曹开明,石峰,邓永杰

大城市应积极发展立体式停车场    曹开明,邓永杰,石峰

光伏并网发电控制系统的研究    宋庆;

论太阳能建筑一体化设计    王崇杰,赵学义

光伏发电变流器及控制研究    王伟栋

光伏电池最大功率跟踪器的模糊控制及其应用    叶秋香

牵引用蓄电池智能充电机的研究与开发    高飞燕

居住区停车场景观规划设计探讨    郑利国

独立光伏发电系统及其MPPT的研究    王厦楠

独立光伏系统在小型游览船上的应用研究    孙忠玉

聚苯胺的电化学合成实验    张其锦,翟焱

TiO_2纳米管的模板法制备及表征    李晓红,张校刚,力虎林

染料敏化纳米薄膜太阳电池电解质的优化    戴松元,肖尚锋,史成武,陈双宏,黄阳,孔凡太,胡林华,潘旭,隋毅峰,翁坚,王孔嘉

导电聚苯胺的合成、结构、性能和应用    景遐斌,王利祥,王献红,耿延候,王佛松

电聚合苯胺过程的在线紫外-可见光谱    张贵荣;张爱健;王欢;刘秀丽;陆嘉星;

导电聚苯胺的特性,应用及进展    于黄中,陈明光,贝承训,黄河

碘掺杂聚苯胺的结构与性能    曾幸荣,莫毅,杨卫,吴振耀,龚克成

染料敏化纳米薄膜太阳电池中的染料敏化剂    孔凡太,戴松元,王孔嘉

TiO_2纳米晶电极上半菁衍生物分子设计中空间位阻效应的研究    姚巧红,单璐,李富友,尹东东,黄春辉

高耐磨性防腐涂料的研制    强军锋,王杨勇,井新利

纳米科学技术与光伏电池    王长贵 ,周帅先

2001年世界光伏电池产量    王长贵

人类将提前迎接太阳能时代    何祚庥,陈立泉

基于光伏电池和直流压缩机的太阳能冰箱可行性分析    陈观生;

光伏窗口    德松;

采用滞环比较法实现太阳能电池的最大功率追踪    朱炜锋;张宇祥;王文静;

有光就有电:“无线世界”向我们走来    鹏飞;

高纯多晶硅及晶体硅光伏电池硅片    王长贵;

跟不上,就要被淘汰    吕志新;

光伏电池单元最大功率点跟踪的直接检测法    唐文芳;丁宣浩;卢文全;

石墨烯材料光伏电池的研究    印寿根;陈永胜;

包含近场热传递的热光伏电池系统的性能分析    翟小锋;赖建军;

面向生物体系的980nm激光驱动光伏电池    陈志钢;张丽莎;胡俊青;

光伏电池工程用数学模型研究    傅望;郭珂;周林;

光伏电池表面周期性微结构减反特性分析与计算    徐琴芳;忽满利;李听昕;赵佩;高平安;梁磊;向光华;孙浩;

第三代光伏电池:高效与低成本    Martin A.Green;

混合溶剂对共轭聚合物/富勒烯衍生物薄膜光伏电池性能的影响    谢志元;赵云;付莹莹;

硫化镉奈米粒对聚3-己基噻吩/苯基C61丁酸甲酯光伏电池效率提高与其对光伏电池薄膜材料结构排列之影响    陈锦地;黄昱瑞;刘舜维;郑照翰;王俊凯;

叠层结构GaInAsSb热光伏电池的设计和优化    彭新村;李国兴;张宝林;赵晓薇;董鑫;郑伟;杜国同;

用阳光驱动世界白皮书——第一届化学科学与社会研讨会(Chemical Sciences and Society Symposium,CS3)的讨论与结果德国克洛斯特西翁,2009年7月23～25日    

材料公司为夺市场进行技术比拼    金秋

全球首架新能源飞机合作研制    马浩剑

中电投西安100万千瓦光伏电池项目开工    通讯员 程兴东　安娜

无锡尚德明春在日开卖光伏电池    本报记者 陈其珏

国产光伏电池量大价低    记者 胡丹

太阳能：前景一片光明    继宏(编译)

上市公司围攻太阳能电池关键技术    本报记者　 鲁长波 施俊

让太阳能发电价格降到1元/度    刘婷婷 赵关良

江苏无锡尚德光伏电池规模化生产成为国际新标杆    戚善成

阿旗两个新能源项目同日开工    记者 陈明　田鹏程

基于硅纳米线阵列的有机/无机杂化光伏电池的制备及性能表征研究    申小娟

多酸/ZnO光伏电池的构建和性能研究    罗新泽

无线传感器节点能量管理系统的研究    赵清华

丙二腈取代烷基喹吖啶酮化合物的合成、结构与光伏特性研究    周天雷

光伏电池表面微结构制备及其抗反射性能研究    张伟

热管式光伏光热综合利用系统的理论和实验研究    符慧德

太阳能碟式聚光发电供热综合利用系统研究    王云峰

太阳能级硅（SOG-Si）光伏电池中多孔硅吸杂工艺及其神经网络分析方法研究    张彩珍

光伏发电系统逆变技术研究    吴春华

用于现代电源系统的若干关键控制芯片研究与设计    章丹艳

双电源太阳能路灯系统的研究    司传涛

金属/氧化物多层膜及新型光伏材料的研究    张力

独立光伏发电的自动跟踪系统    刘莫尘

光伏并网发电系统控制方法的研究    杨建菲

高效率热光伏电池系统的设计    翟小锋

光伏电池阵列模拟电源的研究与设计    周昶

新型光伏电池减反膜结构的优化设计与性能分析    马佑桥

氧化锌有机聚合物光伏电池的设计研究    王跃廷

光伏电池阵列功率输出优化问题的研究    武春波

光伏电池无线测量分析系统    褚昊