氧化钛的超细纳米晶微修饰及其DSSC性能

摘要

染料敏化太阳能电池(DSSCs)作为一种新型太阳能电池，具有制备成本低、工艺简单和光电转换效率高等优点，常被称为第三代太阳能电池。光阳极做为DSSCs的关键组成部分，直接影响着其光电转换性能。
　　纳米氧化钛P25被广泛用做光阳极原料，但以P25为阳极的DSSCs存在孔径过大及颗粒间缺陷多的问题，本文以二羟基乳酸络钛酸铵（TALH）为钛源，采用控制水解水热的方法对P25进行共混修饰，得到超细纳米晶与P25的质量比为30wt％(30-P25)的混合颗粒，此混合颗粒粒径分布更小，且成膜后的电极更平整，以其作为光阳极材料制备成DSSCs，光电转换效率达到6.83％，比单纯P25光阳极提高了28％。
　　光散射层的引入有延长光程的作用，金红石作为高折射率的材料被广泛用于散射层，但是其具有较高的烧结活性，在烧结后，比表面积急剧减少;此外，散射层材料粒径大，染料吸附量少，且在烧结过程中散射层与多孔层之间存在应力收缩不一致，导致薄膜容易脱落。针对散射层的这两个问题，本论文以二羟基乳酸络钛酸铵(TALH)为前驱体，通过对金红石纳米棒微球和氧化钛亚微米散射颗粒的包覆修饰，达到了如下的两个效果:1.对金红石纳米棒微球进行包覆修饰，包覆后的微球烧结后比表面积的提高了52％，以此包覆后的纳米棒金红石微球作为散射层，制备DSSCs，其光电转换效率达到7.34％，较未包覆的散射层提高了7％。2.对商业亚微米颗粒进行包覆，经过包覆后的亚微米颗粒的比表面积由5.5m2/g提高到16.7m2/g，亚微米颗粒表面的细晶粒烧结活性高，避免了烧结开裂，有此散射层的DSSCs，可达8.36％的光电转换效率。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 太阳能电池概述

1．2．1 单晶硅太阳能电池

1．2．2 多晶硅太阳能电池

1．2．3 非晶硅太阳能电池

1．2．4 化合物薄膜太阳能电池

1．2．5 有机聚合物薄膜太阳能电池

1．2．6 染料敏化太阳能电池

1．3 染料敏化太阳能电池简介

1．3．1 染料敏化太阳能电池的基本结构

1．3．2 染料敏化太阳能电池的工作原理

1．3．3 染料敏化太阳能电池光电参数

1．4 染料敏化太阳能电池的研究进展

1．4．1 染料敏化剂研究进展

1．4．2 电解质研究进展

1．4．3 对电极的研究进展

1．4．4 染料敏化太阳能电池光阳极的研究进展

1．5 本论文的工作思路及研究内容

第二章 P25氧化钛与超细纳米晶的共混修饰及其DSSC性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要试剂和材料

2．2．2 超细纳米晶对P25的包覆

2．2．3 二氧化钛浆料的制备

2．2．4 二氧化钛电极的制备

2．2．5 二氧化钛电极的后处理改性

2．2．6 染料敏化太阳能电池的组装

2．2．7 表征手段

2．3 结果与讨论

2．3．1 P25共混前后的比表面积及孔径分布分析

2．3．2 30-P25的TEM分析

2．3．3 商业P25共混前后的光阳极光散射能力的UV-vis分析

2．3．4 P25共混前后的光阳极J-V曲线分析

2．3．5 EIS分析

2．3．6 入射单色光转化效率(IPCE)分析

2．3．7 c30-P25与cP25薄膜的表面观察分析

2．4 本章小结

第三章 金红石纳米棒微球的超细纳米晶微修饰及其DSSC性能

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要试剂和材料

3．2．2 金红石相纳米棒微球的制备

3．2．3 氧化钛超细纳米晶的包覆

3．2．4 二氧化钛浆料的制备

3．2．5 二氧化钛电极的制备

3．2．6 二氧化钛电极的后处理改性

3．2．7 染料敏化太阳能电池的组装

3．2．8 表征手段

3．3 结果与讨论

3．3．1 BET分析

3．3．2 XRD分析

3．3．3 RNM的微观结构及NCRNM经500℃烧结后的微观结构分析

3．3．4 NCRNM经500℃烧结后的TEM分析结果

3．3．5 加入不同散射层的光阳极的UV-vis分析

3．3．6 不同光阳极的J-V曲线分析

3．3．7 EIS分析

3．3．8 入射单色光子-电子转化效率(IPCE)分析

3．4 本章小结

第四章 亚微米氧化钛的超细纳米晶微修饰及其DSSCs性能

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要试剂和材料

4．2．2．亚微米氧化钛的超细纳米晶包覆

4．2．3 二氧化钛浆料的制备

4．2．4 二氧化钛电极的制备

4．2．5 二氧化钛电极的后处理改性

4．2．6 染料敏化太阳能电池的组装

4．2．7 表征手段

4．3 结果与讨论

4．3．1 XRD分析

4．3．2 BET分析

4．3．3 NCS-TiO2的TEM分析

4．3．4 光阳极表面分析

4．3．5 加入不同散射层的光阳极的UV-vis分析

4．3．6 不同光阳极的J-V曲线分析

4．3．7 EIS分析

4．3．8 入射单色光子-电子转化效率(IPCE)分析

4．4 本章小结

参考文献

全文总结

硕士期间所撰写的论文及申请的专利

致谢