薄膜太阳电池材料的制备与性能研究——SnO2:透明导电玻璃和离子液体烷基咪唑碘

摘要

本文采用喷雾热解法,以四氯化锡和氟化铵为原料,乙醇、异丙醇和水为溶剂,喷瓶为雾化装置,在预先加热的载玻片上制备氟掺杂二氧化锡(nuorine-doped tin oxide,FTO)导电薄膜。运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计和四探针测试仪分别对FTO薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能和方块电阻进行了表征。研究了喷涂次数、衬底温度、四氯化锡浓度、氟化铵浓度、双氧水浓度和乙醇(异丙醇)与水的体积比对FTO薄膜的透光率和方块电阻的影响。
　　 另外,本文还利用高压釜在无溶剂的条件下分别合成了1-甲基-3-己基咪唑碘(HMII)和1-甲基-3-丙基咪唑碘(MPII),所得产率接近100％,实验表明,该方法是一种高效清洁的合成方法。分别将这两种离子液体组成电解质,利用超微电极循环伏安法研究Ⅰ-和Ⅰ3-在电解质中的氧化还原行为,并测量了染料敏化太阳电池(DSCs)的光伏性能,明确了Ⅰ-和Ⅰ3-的质量传输控制过程对DSCs光伏性能(Jsc、Voc、FF、η)的影响。

目录

文摘

英文文摘

插图、表格

符号表

1 绪论

1.1 太阳能

1.2 太阳能的利用和太阳电池

1.2.1 太阳能的利用

1.2.2 太阳电池

1.2.3 太阳电池技术指标

1.3 透明导电氧化物薄膜

1.3.1 ITO

1.3.2 FTO

1.3.3 AZO

1.4 离子液体的组成与性质

1.5 本文工作简介

1.5.1 FTO薄膜的制备及性能研究

1.5.2 烷基咪唑碘的合成及在DSCs中的应用研究

2 以乙醇为溶剂FTO薄膜的制备及性能

2.1 引言

2.2 实验

2.2.1 试剂与仪器

2.2.2 喷雾热解液的配制及除杂

2.2.3 FTO薄膜的制备

2.2.4 测试方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 FTO薄膜厚度对透光率和方块电阻的影响

2.3.2 衬底温度对FTO薄膜的晶相结构、透光率和方块电阻的影响

2.3.3 SnCl4浓度对FTO薄膜透光率和方块电阻的影响

2.3.4 NH4F浓度对FTO薄膜透光率和方块电阻的影响

2.3.5 醇水比对FTO薄膜透光率和方块电阻的影响

2.3.6 FTO薄膜的优化

2.4 本章小结

3 溶液组成对喷雾热解法制备FTO薄膜性能的影响

3.1 引言

3.2 实验

3.2.1 试剂与仪器

3.2.2 喷雾热解液的配制及除杂

3.2.3 FTO薄膜的制备

3.2.4 测试方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 SnCl4浓度对FTO薄膜厚度、晶相结构、透光率和方块电阻的影响

3.3.2 NH4F浓度对FTO薄膜的晶相结构、透光率和方块电阻的影响

3.3.3 H2O2浓度对FTO薄膜透光率和方块电阻的影响

3.3.4 醇水比对FTO薄膜的晶相结构、透光率和方块电阻的影响

3.3.5 FTO薄膜的优化

3.4 本章小结

4 烷基咪唑碘的高效清洁合成及在DSCS中的应用

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 试剂与仪器

4.2.2 烷基咪唑碘的合成

4.2.3 DSCs的制作

4.2.4 测试方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 反应温度对烷基咪唑碘合成的影响

4.3.2 HMII在DSCs中的应用研究

4.3.3 MPII在DSCs中的应用研究

4.4 本章小结

5 结论

参考文献

致谢

博士生期间发表的学术论文,专著

博士后期间发表的学术论文,专著

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