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染料敏化太阳电池（DSSC）光阳极的研究

作　者: 陈东坡
导　师: 刘彩池；张晓丹
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: TiO2薄膜 阻挡层 散射层 染料的吸附量 染料敏化太阳电池
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文以染料敏化太阳电池光阳极的各组成部分（导电玻璃、阻挡层、多孔TiO2薄膜,散射层）为研究对象,以提高该类电池的性价比为最终目标,采用Docter-blade方法制作多孔TiO2薄膜,然后浸染料24小时,加入电解质后和铂对电极组装成电池。采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、紫外可见分光分光度计（UV-Vis）以及透射电子显微镜（TEM）对光阳极的性能进行表征,并在AM1.5和暗环境下测试了电池的光电性能,得到了如下结论:（1）用不同浓度的TiCl4水解可以在光阳极导电玻璃基底FTO上获得由TiO2粒子组成的阻挡层薄膜,阻挡层薄膜的形貌、厚度随TiCl4溶液浓度的改变而改变;用0.04mol/L的TiCl4溶液所制备的阻挡层对暗电流的抑制最为明显,此时电池的光电转换效率为7.84%。（2）透明导电薄膜IWO的表面比较平滑,电解液的浸泡不会对形貌产生影响;经高温退火,IWO薄膜的方块电阻变大;可见光范围内,FTO的透过率整体上大于IWO;将FTO和IWO用于染料电池,用FTO所做电池的短路电流、开路电压、填充因子和光电转换效率要比IWO的高。（3） 200nm和400nm的TiO2粒子制做的散射层能提高多孔TiO2薄对光的漫反射、吸收和绒度,用200nm的粒子制作散射层时所得电池的性能更好一点。（4） TiO2粒子分别经过盐酸和硝酸处理后,它的分散性会得到提高;对染料的吸附量增加,表面态发生变化,用处理后的TiO2粒子所做电池的短路电流和效率都会提高,而HCl处理过的电池性能要比HNO3处理过的好。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-25
  1.1 选题背景  10
  1.2 太阳电池的分类  10-13
    1.2.1 硅基太阳电池  11
    1.2.2 化合物薄膜太阳电池  11-12
    1.2.3 有机太阳电池  12
    1.2.4 染料敏化太阳电池  12-13
  1.3 DSSC的结构、工作原理和性能参数  13-18
    1.3.1 DSSC的结构  13-14
    1.3.2 DSSC的工作原理  14-16
    1.3.3 DSSC的性能参数  16-18
  1.4 DSSC光阳极的研究进展  18-23
    1.4.1 导电基底  18-19
    1.4.2 Ti0_2多孔膜的制备  19-21
    1.4.3 其它半导体膜  21
    1.4.4 形貌设计  21-22
    1.4.5 Ti0_2多孔膜的改性  22-23
  1.5 本文主要研究内容  23-25
第二章 DSSC的制备及其表征方法  25-32
  2.1 实验材料  25-26
    2.1.1 实验试剂  25-26
    2.1.2 所用仪器  26
  2.2 制备过程  26-27
  2.3 表征方法  27-31
    2.3.1 X射线衍射(XRD)  27-28
    2.3.2 X射线光电子能谱仪(XPS)  28
    2.3.3 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)  28-29
    2.3.4 透射电子显微镜(TEM)  29
    2.3.5 原子力显微镜(AFM)  29-30
    2.3.6 紫外-可见分光光度计  30
    2.3.7 霍尔测试仪(Hall)  30
    2.3.8 光电性能测量  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章 透明导电膜IWO对DSSC光电性能的影响  32-38
  3.1 引言  32
  3.2 实验过程  32-33
    3.2.1 导电膜IWO的制备  32-33
    3.2.2 样品制备  33
  3.3 实验结果与分析  33-37
    3.3.1 IWO和FTO的形貌  33-34
    3.3.2 方块电阻随温度的变化  34-35
    3.3.3 FTO 和 IWO 的透光性能  35-36
    3.3.4 FTO 和 IWO 导电膜对应电池的光电性能  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章 四氯化钛水解法制备的阻挡层对DSSC光电性能的影响  38-48
  4.1 引言  38-39
  4.2 实验过程  39
    4.2.1 阻挡层薄膜的制备  39
    4.2.2 样品制备  39
  4.3 实验结果与分析  39-47
    4.3.1 阻挡层薄膜的成分分析  39-41
    4.3.2 阻挡层薄膜的形貌分析  41-42
    4.3.3 阻挡层薄膜的透光性能  42-43
    4.3.4 阻挡层薄膜对电池光电性能的影响  43-46
    4.3.5 DSSC光电转换效率的重复性分析  46-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章 酸处理对DSSC光电性能的影响  48-56
  5.1 引言  48
  5.2 实验过程  48-49
    5.2.1 P_(25)粉的酸处理  48-49
    5.2.2 样品制备  49
  5.3 实验结果与分析  49-55
    5.3.1 HCl和HN0_3对Ti0_2粒子的影响  49-51
    5.3.2 Ti0_2粒子的形貌分析  51-52
    5.3.3 染料的吸附量  52-53
    5.3.4 酸处理对DSSC光电性能的影响  53-55
  5.4 本章小结  55-56
第六章 大颗粒散射层对DSSC光电性能的影响  56-64
  6.1 引言  56
  6.2 样品制备  56-57
  6.3 实验结果与分析  57-63
    6.3.1 散射层的形貌  57-58
    6.3.2 散射层对光阳极光学性能的影响  58-61
    6.3.3 染料对光的吸收  61-62
    6.3.4 散射层对DSSC光电性能的影响  62-63
  6.4 本章小结  63-64
第七章 结论  64-65
参考文献  65-71
攻读硕士期间所取得的相关科研成果  71-72
致谢  72-73

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 光电池 > 太阳能电池
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