溶胶—电泳法制备纳米TiO薄膜及其在染料敏化太阳能电池中的应用

摘要

染料敏化纳米晶体太阳能电池(Dye-Sensitized Nanocrystalline Photovolt aic Solar Cells)是一种非常有前途的清洁太阳能装置。它具有结构简单，成本低廉，易于制造等优点，对光强度变化和温度变化不敏感，光电转换效率高，光稳定性好，对环境无污染，自1991年问世以来，引起了人们的广泛关注。如何获得更高的光电转换效率，延长整个电池的使用寿命一直是研究的焦点问题。 本论文重点研究了不同方法制备二氧化钛纳米晶薄膜，利用SEM及XRD对样品形貌和结构进行了表征。将其用于染料敏化太阳能电池，得到了较高的开路电压和短路电流。用不同溶剂通过电泳法在导电玻璃上制备二氧化钛薄膜，比较了不同分散剂对薄膜制备的影响。将所制备的薄膜用于染料敏化太阳能电池的光阳极，其中以异丙醇做溶剂并加入少量聚乙二醇所得的电池，开路电压达到0.66V，短路电流达到8.143mA/cm2。比较了溶胶法、电泳法以及溶胶电泳复合法所制备的电池的输出性能。其中溶胶电泳复合法所制备的薄膜用于电池，开路电压达到0.7V，短路电流达到12.59mA/cm2，填充因子达到0.55，效率达到3.14％，远远高于溶胶法和电泳法所制的的电池效率。

目录

文摘

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第1章 综述

1.1 课题背景

1.2 基本概念

1.2.1 大气质量数

1.2.2 光电转换效率

1.2.3 电池的输出特性

1.3 染料敏化太阳能电池的结构和工作原理

1.3.1 染料敏化太阳能电池的结构

1.3.2 染料敏化太阳能电池的工作原理

1.4 二氧化钛纳米半导体电极

1.4.1 二氧化钛纳米晶的引入

1.4.2 纳米晶二氧化钛的制备

1.5 染料敏化剂

1.5.1 光敏染料的种类

1.6 电解质的研究进展

1.6.1 液体电解质

1.6.2 溶胶.凝胶(准固态)电解质

1.6.3 固态电解质

第2章 电泳法制备二氧化钛薄膜

2.1 实验部分

2.1.1 试剂与仪器

2.1.2 导电玻璃的预处理

2.1.3 电泳液的制备

2.1.4 二氧化钛薄膜的制备

2.1.5 铂电极的制备

2.1.6 染料的配制

2.1.7 电池的封装

2.1.8 测试

2.2 结果与讨论

2.2.1 XRD分析

2.2.2 SEM分析

2.2.3 对光的吸收比较

2.2.4 测试光源的光谱

2.2.5 电池的I-V测试

第3章 溶胶一电泳法制备二氧化钛薄膜

3.1 实验部分

3.1.1 试剂与仪器

3.1.2 溶胶的制备

3.1.3 电泳液的制各

3.1.4 二氧化钛薄膜的制备

3.1.5 组装电池并测试

3.2 结果与讨论

3.2.1 XRD分析

3.2.2 SEM分析

3.2.3 电池的I-V测试

3.2.4 不同膜厚的电池输出特性比较

第4章 结论

第5章 后记

参考文献

附 录

致谢

攻读硕士学位期间发表论文情况