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染料敏化太阳能电池的稳定性研究

作　者: 齐芳艺
导　师: 黄其煜
学　校: 上海交通大学
专　业: 集成电路工程
关键词: 染料敏化太阳能电池染料脱吸附封装技术电化学阻抗谱
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

染料敏化太阳能电池作为一种成本低，制造工艺简单的新能源技术近年来被广泛研究开发。光阳极材料主要是锐钛矿TiO₂纳米晶或纳米管结构的薄膜。纳米管由于管壁光滑和阵列规则从而比纳米晶在电子传输方面更有优势。本文研究了用阳极氧化制备TiO₂纳米管的方法以及TiO₂纳米管的特性。随着对染料敏化太阳能电池的研究日趋成熟，以及染料敏化太阳能电池尝试应用到生产生活中，对染料敏化太阳能电池的稳定性的研究是必需的。本文从以下几个方面研究了基于TiO₂纳米管的染料敏化太阳能电池的稳定性：首先，考虑到染料作为吸收光的物质，是电池正常工作不可缺少的一部分，因此研究了染料脱吸附的过程，本文提出了一种计算染料脱吸附率的方法，由此得到9μm长TiO₂纳米管经过在黑暗条件下浸泡在电解质中76天后脱吸附率约为36%，电池效率降低约53%；其次，染料敏化太阳能电池的的失效很大程度上是由于封装问题引起电解质泄露，因此，本文分别研究了两种封装材料，即光刻胶和沙林膜封装电池的牢固性；最后，通过电化学阻抗谱的方法研究了电池在光照和黑暗条件下的稳定性，并且分析了高温对电池稳定性的影响。本文的研究结果不仅为电池稳定性研究提供了数据，也为研究如何改善电池的性能提供了有价值的参考。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-13
第一章绪论  13-28
  1.1 引言  13-14
  1.2 染料敏化太阳能电池简介  14-22
    1.2.1 染料敏化太阳能电池的工作原理  14-16
    1.2.2 染料敏化太阳能电池的结构和特点  16-19
      1.2.2.1 导电基底  16-17
      1.2.2.2 电解质  17-19
      1.2.2.3 对电极  19
    1.2.3 染料敏化太阳能电池的性能表征  19-22
  1.3 染料敏化太阳能电池研究进展  22-26
    1.3.1 溶胶凝胶法制备TiO_2纳米晶薄膜及其在染料敏化太阳能电池中的应用  23-25
    1.3.2 TiO_2纳米管的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用  25-26
  1.4 论文选题背景及研究内容  26-28
第二章阳极氧化方法制备TiO_2纳米管及其表征  28-44
  2.1 实验原料及设备  28-29
  2.2 TiO_2纳米管的制备与表征  29-43
    2.2.1 阳极氧化法制备TiO_2纳米管的机理  29
    2.2.2 玻璃基底上制备透明TiO_2纳米管薄膜  29-34
    2.2.3 在钛箔基底上制备TiO_2纳米管薄膜  34-38
    2.2.4 TiO_2纳米管的SEM表征  38-39
    2.2.5 用XRD研究TiO_2纳米管的晶型转变  39-43
  2.3 本章小结  43-44
第三章染料敏化太阳能电池的封装及染料脱吸附研究  44-57
  3.1 实验原料及设备  44-45
  3.2 染料敏化太阳能电池的封装及其稳定性  45-50
    3.2.1 染料敏化太阳能电池封装技术概述  45-46
    3.2.2 光刻胶封装电池方法  46-47
    3.2.3 用沙林膜封装电池的方法  47-48
    3.2.4 电池的测量和封装方法对比  48-50
  3.3 染料脱吸附的测量方法  50-55
    3.3.1 染料概述  50-51
    3.3.2 染料D102和N719  51-52
    3.3.3 N719染料的脱吸附率测量方法  52-53
    3.3.4 标准曲线的绘制  53-54
    3.3.5 染料脱吸附率的测量  54-55
  3.4 本章小结  55-57
第四章电化学阻抗谱研究DSSC稳定性  57-66
  4.1 实验原料及设备  57-58
  4.2 DSSC电池稳定性研究  58-59
  4.3 电化学阻抗谱的基本原理  59-60
  4.4 电化学阻抗谱研究DSSC的稳定性  60-65
    4.4.1 不同光照条件下TiO_2纳米管中的电子寿命  62-64
    4.4.2 电化学阻抗谱分析染料脱吸附  64-65
  4.5 本章小结  65-66
第五章结束语  66-69
  5.1 主要工作及创新点  66-67
  5.2 后续工作  67-69
参考文献  69-76
致谢  76-77
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  77

染料敏化太阳能电池的稳定性研究

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