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TiO₂/SrO核壳结构纳米线阵列的制备与表征及其在DSSC中的应用

作　者: 卓燕君
导　师: 池波
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料学
关键词: 染料敏化太阳能电池 TiO2纳米线水热反应纳米阵列核壳结构
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

染料敏化太阳能电池（DSSC）是一种新型太阳能电池,它具有成本低、制作工艺简单、原材料来源丰富以及环境友好等优点而被广泛研究。目前,采用具有直线电子传输能力的一维纳米材料作为DSSC光阳极成为研究的热点;另外通过宽禁带金属氧化物的包覆来抑制电子的复合提高电池的转化效率也是DSSC当前发展的主要趋势。因此,本论文对TiO₂纳米线阵列的制备、TiO₂纳米线核壳结构的制备、纳米线混合的DSSC以及TiO₂纳米颗粒的核壳结构DSSC四个方面进行了研究。（1）以Ti片为原料,使其与强碱溶液水热反应,研究水热反应工艺参数对产物纳米结构形貌的影响;然后通过煅烧使钛酸纳米线阵列转化成TiO₂纳米线阵列;同时也对TiO₂纳米线阵列的形成机理进行了讨论;最后我们将TiO₂纳米线和P25粉混合制备DSSC光阳极,并对电池的光电性能进行测试。结果表明,水热反应时间对形貌的影响不大,而碱溶液的浓度和水热反应温度对形貌有很大的影响。（2）以TiO₂纳米线阵列为核结构,将其浸泡到饱和Sr（NO₃）₂溶液中制备TiO₂/SrO核壳结构的纳米线阵列,研究浸泡时间对SrO厚度的影响,并测试SrO厚度对TiO₂纳米线阵列薄膜的反射光谱的影响。结果表明SrO壳层的厚度在比较小的情况下对TiO₂纳米线阵列的反射光谱有很大影响,但当厚度增加到一定程度时,再增加SrO壳层的厚度对TiO₂纳米线阵列的反射光谱没有明显影响。（3）以P25粉为原料,利用其与强碱溶液水热反应制备TiO₂纳米线,将TiO₂纳米线和P25粉混合制备DSSC光阳极,并对电池的光电性能进行测试。结果表明当纳米线的含量较少时能够提高电池的性能,而纳米线的含量较高时不能提高电池的性能。（4）以P25粉为原料制备纳米颗粒薄膜,将其浸泡到饱和Sr（NO₃）₂溶液中制备TiO₂/SrO核壳结构纳米颗粒薄膜,组装成电池后对它的光电性能、电子寿命和暗电流进行表征。结果表明随着壳层厚度的增加,开路电压的衰减速率减小,电子的成活寿命延长,电子复合的概率减小,TiO₂/SrO核壳结构能够抑制电子的复合。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 概论  9-21
  1.1 太阳能电池介绍  9-10
  1.2 DSSC 的结构和原理  10-17
  1.3 染料敏化太阳能电池的研究现状及进展  17-18
  1.4 纳米线阵列太阳能电池  18
  1.5 I~-/I_3~-氧化还原电对对DSSC 性能的影响  18-20
  1.6 选题意义及研究内容  20-21
2 TiO_2 纳米线阵列的制备及其在DSSC 中的应用  21-35
  2.1 前言  21
  2.2 实验  21-23
  2.3 结果分析  23-33
  2.4 本章小结  33-35
3 TiO_2/SrO 核壳结构纳米线阵列光阳极的制备  35-41
  3.1 前言  35
  3.2 实验  35-36
  3.3 结果分析  36-40
  3.4 本章小结  40-41
4 粉体水热法制备TiO_2 纳米线及其在DSSC 中的应用  41-50
  4.1 前言  41-42
  4.2 实验  42-44
  4.3 结果分析  44-49
  4.4 本章小结  49-50
5 TiO_2/SrO 核壳结构光阳极的 DSSC 的研究  50-57
  5.1 前言  50-51
  5.2 实验过程  51-52
  5.3 结果分析  52-55
  5.4 本章小结  55-57
6 结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-64

TiO2/SrO核壳结构纳米线阵列的制备与表征及其在DSSC中的应用

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