染料敏化纳晶TiO多孔薄膜电极的低温制备与性能研究

摘要

本论文从低温制备纳晶TiO2多孔薄膜电极入手，对分别采用高温和低温条件制备的纳晶TiO2多孔薄膜电极的性能进行了分析研究并对柔性染料敏化太阳能电池的制备及性能进行了初步探索。主要的研究工作： 1、用溶胶-凝胶法在高温下制备了纳晶TiO2多孔薄膜电极，优化了制备薄膜电极的工艺参数，对薄膜电极的性能进行了研究。 2、对不同方法低温制备的纳晶TiO2多孔薄膜电极的性能进行了研究和比较。对不同前驱体在低温条件下制备的纳晶TiO2多孔薄膜电极的性能进行了研究。 3、设计并提出了低温制备纳晶TiO2多孔薄膜电极的新方法，采用这种简单便捷的工艺在导电玻璃基底上制备了纳晶TiO2多孔薄膜电极并研究其性能。优化了制备电极过程中工艺条件参数，提高了这种在低温条件下制备的新型纳晶TiO2多孔薄膜电极的光电性能。由其组装的染料敏化太阳能电池在光强100mW/cm2的条件下，光电转换效率达到4.88％。 4、将低温制备纳晶TiO2多孔薄膜电极的新方法成功地应用在柔性导电基底材料上，制备了柔性纳晶TiO2多孔薄膜电极。由其组装的染料敏化太阳能电池在光强100mW/cm2的条件下，光电转换效率达到1.98％。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理

1.1.1电池的结构

1.1.2染料敏化太阳能电池的工作原理

1.2染料敏化太阳能电池的研究进展

1.2.1染料敏化纳晶TiO2多孔薄膜太阳能电池的研究进展

1.2.2纳晶TiO2薄膜电极的研究进展

1.3柔性染料敏化纳晶TiO2多孔薄膜太阳能电池的研究进展

1.3.1柔性染料敏化纳晶TiO2多孔薄膜太阳能电池的研究进展

1.3.2柔性染料敏化纳晶TiO2薄膜电极的研究进展

1.4工作设想

第2章纳晶TiO2薄膜电极的制备

2.1 TiO2胶体的制备

2.2纳晶TiO2薄膜电极的制备

2.2.1导电玻璃基底的处理

2.2.2电极的涂敷

2.2.3电极的高温烧结处理

2.3纳晶TiO2薄膜电极的形貌结构表征

2.3.1晶型分析

2.3.2纳晶TiO2薄膜电极的形貌

2.3.3表面粗糙度及染料吸附量的测量

2.3.4纳晶TiO2多孔薄膜电池的光电性能测量

2.3.5最佳膜厚的选择与孔隙率的测量

2.3.6 TiO2胶体最佳固含量的选择

2.4小结

第3章低温制备纳晶TiO2薄膜电极

3.1水热法低温制备纳晶TiO2薄膜电极及性能研究

3.1.1水热法低温制备纳晶TiO2薄膜电极

3.1.2不同前驱体制备电极的光电性能研究

3.2紫外照射结合水热法低温纳晶TiO2薄膜电极

3.2.1紫外照射结合水热法低温制备纳晶TiO2薄膜电极

3.3热液法低温制备纳晶TiO2薄膜电极

3.3.1热液法低温制备纳晶TiO2薄膜电极

3.3.2热液法低温制备纳晶TiO2薄膜电极的光电性能

3.4小结

第4章热液法低温制备纳晶TiO2薄膜电极

4.1热液法制备纳晶TiO2薄膜电极的结构及性能

4.1.1钛酸四丁酯前驱体热液法制备纳晶TiO2薄膜电极

4.1.2晶型分析

4.1.3电极的表面形貌

4.2热液法制备过程参数对电池光电性能的影响

4.2.1钛酸四丁酯溶液的浓度以及P25含量对电池性能的影响

4.2.2浆液的搅拌时间对电池光电性能的影响

4.2.3热处理温度对电池光电性能的影响

4.2.4热处理时间对电池光电性能的影响

4.3不同方法处理后电极光电性能研究

4.3.1性能测试

4.3.2不同方法处理电极的光电性能

4.3.3不同热处理方法的电极的机械稳定性

4.3.4不同热处理方法的光强与入射光电流的关系

4.4不同pH值对热液法制备电池光电性能的影响

4.4.1热液法处理溶液的pH值调节

4.4.2光电性能及微结构测试与表征

4.5小结

第5章柔性纳晶TiO2薄膜电极的制备与研究

5.1柔性纳晶TiO2薄膜电极的制备

5.2柔性纳晶TiO2薄膜电极组装电池的光电性能

5.3小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢