学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

尖晶石类纳米粉体在染料敏化太阳能电池中的应用研究

作　者: 苏岩
导　师: 胡志强
学　校: 大连工业大学
专　业: 材料学
关键词: 水热法 二氧化钛 锡酸锌 掺杂 复合薄膜 染料敏化
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 1次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


染料敏化TiO2纳米晶太阳能电池(DSSC电池)是一种新型光电化学太阳能电池，由于它制作工艺简单、成本低和性能稳定，并且对环境无污染，具有良好的开发前景。它是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。TiO2纳米薄膜的光电性能与其化学组成、能带结构、氧空位数量及结晶度紧密相关，单一的TiO2纳米薄膜光电性能并不是很理想，合适的金属离子掺杂或将具有不同能级半导体纳米粒子复合在一起均可以提高电极的光电性能。本文对染料敏化纳米晶太阳能电池阳极的制备以及尖晶石纳米粉体的掺杂复合进行了研究。本文采用水热法在不同温度条件下获得结晶度不同的纳米TiO2粉体，利用这些粉体制备出纳米多孔薄膜，应用于染料敏化太阳能电池，通过测试分析得到了水热法制备纳米TiO2粉体的最佳工艺。在此基础上，本文同样采用水热法制备了Zn2SnO4纳米粉体，Zn2SnO4纳米粉体按不同质量比掺杂到TiO2纳米粉体中，球磨分散得到印刷浆料，用丝网印刷法在FTO导电玻璃上制备Zn2SnO4/TiO2复合薄膜电极。利用Zn2SnO4这种宽禁带半导体与TiO2复合以后产生的能带耦合效应使复合薄膜的电子与空穴相互远离，从而提高电池的光电转化效率。文中考察了各种工艺参数对Zn2SnO4/TiO2复合薄膜电极性能的影响，对复合薄膜电极的机理进行了初步的探讨。研究结果表明：在水热温度200℃、保温8h的条件下所制备的TiO2纳米粉体结晶度好、晶粒粒度适中，用其制备的TiO2薄膜电极相对于P25粉体获得了更好的电池性能。在P25粉体制备的TiO2薄膜电极中掺杂少量Zn2SnO4纳米粉体，可以提高TiO2薄膜电极的开路电压。Zn2SnO4掺杂量为3%时，薄膜电极开路电压明显提高，与纯TiO2薄膜电极相比，Voc提高了15.4%，达到了0.884V，Jsc提高了9.3%，η提高了47.6%。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 引言  10-12
第二章 文献综述  12-26
  2.1 染料敏化太阳能电池的结构及其原理  12-15
    2.1.1 染料敏化太阳能电池的结构  12-13
    2.1.2 染料敏化太阳能电池的动力学过程  13-15
    2.1.3 染料敏化太阳能电池中的电子传输机理  15
  2.2 染料敏化太阳能电池中二氧化钛工作电极的研究  15-19
    2.2.1 半导体电极  16-18
    2.2.2 纳米 TiO_2多孔膜的制备方法  18-19
  2.3 二氧化钛光阳极修饰改性的研究  19-22
    2.3.1 表面化学改性  20
    2.3.2 离子掺杂  20
    2.3.3 复合其他氧化物薄膜  20-21
    2.3.4 高能量表面改性  21
    2.3.5 形貌设计  21-22
  2.4 染料敏化太阳能电池电解质与对电极的研究  22-23
    2.4.1 染料敏化太阳能电池中电解质的研究  22
    2.4.2 染料敏化太阳能电池中对电极的研究  22-23
  2.5 存在问题及发展趋势  23-24
  2.6 选题的目的和意义  24-26
第三章 实验  26-39
  3.1 实验药品及设备  26-27
    3.1.1 实验药品  26-27
    3.1.2 实验设备  27
  3.2 TiO_2薄膜电极的制备  27-33
    3.2.1 TiO_2纳米粉体的水热合成  27-29
    3.2.2 Zn_2SnO_4纳米粉体的水热合成  29-30
    3.2.3 导电玻璃基片清洗  30
    3.2.4 致密 TiO_2薄膜的制备  30-31
    3.2.5 TiO_2薄膜制备工艺  31-33
      3.2.5.1 TiO_2浆料的制备  31-32
      3.2.5.2 Zn_2SnO_4/TiO_2浆料的制备  32
      3.2.5.3 丝网印刷制膜  32-33
      3.2.5.4 薄膜电极的烧结  33
  3.3 染料配制与吸附  33-34
  3.4 电解质的制备  34
  3.5 铂对电极的制备  34
  3.6 染料敏化太阳能电池的组装  34-35
  3.7 染料敏化太阳能电池中描述光电性能的重要参数  35-37
  3.8 分析测试方法  37-39
    3.8.1 X 射线衍射分析  37
    3.8.2 透射电子显微镜分析  37
    3.8.3 粒度测试  37
    3.8.4 表面形貌测定  37
    3.8.5 吸光度分析  37
    3.8.6 厚度测定  37-38
    3.8.7 光电性能测试  38-39
第四章 结果与讨论  39-60
  4.1 TiO_2纳米粉体分析  39-43
    4.1.1 TiO_2纳米粉体的 X-射线衍射分析  39-41
    4.1.2 TiO_2纳米粉体的结晶度测定  41-42
    4.1.3 TiO_2纳米粉体的 TEM 分析  42-43
  4.2 TiO_2薄膜电极分析  43-49
    4.2.1 TiO_2薄膜光学性能分析  43-44
    4.2.2 表面形貌  44-46
    4.2.3 TiO_2薄膜光电性能分析  46-49
      4.2.3.1 TiO_2的膜厚对光电性能的影响  46-47
      4.2.3.2 PEG 对 TiO_2薄膜电极光电性能的影响  47-48
      4.2.3.3 TiO_2纳米粉体结晶度对 TiO_2薄膜电极光电性能的影响  48-49
  4.3 Zn_2SnO_4纳米粉体分析  49-55
    4.3.1 不同热处理温度下 Zn_2SnO_4纳米粉体 X-射线衍射  49-52
    4.3.2 不同热处理时间下 Zn_2SnO_4纳米粉体 X-射线衍射  52-53
    4.3.3 PEG 对 Zn_2SnO_4粉体分散性的影响  53-55
  4.4 Zn_2SnO_4/TiO_2复合薄膜分析  55-60
    4.4.1 Zn_2SnO_4/TiO_2复合薄膜光电流-时间曲线测定分析  55-56
    4.4.2 Zn_2SnO_4/TiO_2复合薄膜暗电流与偏压测定分析  56-58
    4.4.3 Zn_2SnO_4/TiO_2复合薄膜光电性能分析  58-60
第五章 结论  60-61
参考文献  61-67
致谢  67-68
附录 A 作者攻读硕士期间发表的论文及成果  68

相似论文

  1. 钛酸盐光催化剂的制备及光催化分解水性能,O643.36
  2. 稀土元素掺杂Ca3Co4O9与Ag复合材料的制备及热电性能,TQ174.1
  3. 水热法制备氧化物中空微球,TB383.4
  4. 锂离子电池用多元Sn合金基碳复合材料的研究,TM912.9
  5. 静电纺丝法制备TiO2及其光催化行为的研究,O614.411
  6. 钛酸钡基NTC热敏陶瓷电阻的制备与研究,TQ174.1
  7. 掺杂锐钛矿型二氧化钛光催化性能的第一性原理计算,O643.36
  8. 有序多孔TiO2薄膜的制备及其性能研究,TB383.2
  9. 层状双金属氢氧化物的制备及其吸附性能研究,O611.4
  10. 一维纳米TiO2的制备及染料废水脱色研究,TB383.1
  11. 锂离子层状正极材料LiMO2（M=Co，Ni，Mn）的第一性原理的研究,TM912
  12. 石墨烯制备及其缺陷研究,O613.71
  13. 多孔氧化铜空心微球的制备及表征,O614.121
  14. 基片参数对微带带通滤波器传输特性影响研究,TN713.5
  15. 吡啶类金属配合物电子光谱和氧化还原性质的理论研究,O627
  16. 酸根离子对锡基纳米气敏材料性能影响的研究,X701
  17. Si、Ge在掺杂石墨烯上吸附的第一性原理研究,O469
  18. 碳负载碳化钨复合材料的制备及其电化学性能的研究,O614.613
  19. ZnO-TiO2复合体的改性及其光催化性能研究,X703
  20. Na、K与Mg共掺杂ZnO薄膜的制备及性能研究,TB383.2
  21. ZnO掺杂效应的第一性原理研究,O614.241

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
© 2012 www.xueweilunwen.com