染料敏化太阳能电池TiO多孔薄膜电极研究

摘要

染料敏化太阳能电池(DSSC)以其优良的性能和廉价的成本在科学研究和实际应用方面引起了很大的关注，被认为是未来光伏发电最有前景的方向之一。 为提高以TiO2纳晶多孔薄膜电极为基础的半导体纳晶太阳能电池的光电转换效率和稳定性，本论文主要研究了TiO2纳米晶多孔薄膜的微结构的优化。 1.改变TiO2浆料中PEG的浓度和丝网印刷的层数以改变TiO2多孔纳米晶薄膜的厚度，通过I-V特性曲线的测量，研究膜厚与DSSC的光电转换效率之间的关系，。通过实验，染料-电解质体系中的膜厚得到最优化。 2.用TiCl4的化学处理方法改善了TiO2纳晶多孔薄膜电极的微结构使导电性增加，提高了电子输运速率并增强了表面与染料分子的键合，有利于电子的注入，大大提高了光电转化效率。 3.TiO2纳米粉末由于表面电荷作用而造成聚集的情况产生，用HNO3溶液预处理TiO2粉末，减少光阳极表面的裂痕和颗粒之间的团聚，增大了薄膜比表面积，增加了染料的吸附，增大了电池电流，大大提高了光电转换效率。 4.对商品TiO2纳米颗粒强碱回流处理的方法制备了高产率、大比表面积的TiO2纳米管。将制备得到的TiO2纳米管制备电池光阳极，研究了电池的I-V特性曲线。通过实验得出，TiO2纳米管的引入有效增大了开路电压和填充因子，减少了电池的暗电流，证明了是一种极有前途的电池电极材料。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1能源危机与太阳能利用

1.2太阳能电池综述

1.3染料敏化太阳能电池的发展

1.4本论文研究的目的和内容

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容

参考文献

第二章染料敏化电池的结构、工作原理及性能参数

2.1染料敏化太阳能电池的结构

2.2染料敏化太阳能电池的工作原理

2.3染料敏化太阳能电池的性能参数

2.3.1光电流工作谱和入射单色光-电转化效率(IPCE)

2.3.2染料敏化太阳能电池的输出特性

参考文献

第三章TiO2纳晶多孔薄膜电极的制备与特性研究

3.1实验仪器

3.1.1扫描电子显微镜(SEM)

3.1.2台阶仪

3.1.3 I-V曲线测量系统

3.1.4UV-VIS分光光度计

3.2实验过程

3.2.1实验材料

3.2.2实验步骤及方法

3.3 TiO2纳晶多孔薄膜形貌、结构的表征

3.3.1 SEM形貌

3.3.2吸收光谱

3.3.3最佳膜厚的选择

3.3.4光强对光电转换效率的影响

3.4本章小结

参考文献

第四章TiO2纳晶多孔薄膜的化学处理

4.1 TiCl4溶液处理光阳极

4.1.1实验步骤及方法

4.1.2化学修饰后TiO2薄膜结构、电池性能的表征

4.2 HNO3处理P25粉末

4.2.1实验过程

4.2.2HNO3处理后电极结构、电池性能的表征

4.3本章小结

参考文献

第五章TiO2纳米管薄膜电极的制备与特性研究

5.1 TiO2纳米管增效机理

5.2二氧化钛纳米管的制备机理

5.3实验过程

5.3.1 TiO2纳米管制备

5.3.2 TiO2纳米管电池的制备

5.4实验结果与讨论

5.4.1 XRD分析

5.4.2 BET分析

5.4.3 SEM分析

5.4.4TEM分析

5.4.5 TiO2纳米管制备的电池与p25性能比较

5.5本章小结

参考文献

第六章总结

致谢

附录：作者发表或已提交的文章、专利