首页 > 学术论文

TiO_2浆料的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:32:34
热度:

TiO_2浆料的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究【摘要】:染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cells,DSSC)是一种新型太阳电池,其制作工艺

【摘要】:染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cells,DSSC)是一种新型太阳电池,其制作工艺简单、成本低、性能稳定且无污染,具有广阔的应用前景。本文采用研磨法和水热法制备了TiO2浆料。并以导电玻璃为基底,通过丝网印刷法制备出TiO2光阳极薄膜。然后组装成电池,对其光电转换效率进行了测试与分析。并以性能较好的TiO2浆料作为光阳极活性层材料,研究磁控溅射阻挡层、丝网印刷散射层浆料对DSSC性能的影响,制备出稳定且高效的DSSC。在研磨法制备TiO2浆料方面,研究了固含量对TiO2浆料及DSSC性能的影响。并在最佳的固含量条件下,研究了HNO3处理P25粉和掺入不同比例的介孔TiO2对浆料、光阳极薄膜的质量以及DSSC性能的影响。结果表明,浆料中TiO2固含量为18%左右时,浆料性能最好:HNO能有效分散TiO2颗粒,提高薄膜的孔隙率;介孔TiO2:P25=2:8时,所制作的DSSC性能最好,由5.07%提高到5.47%。在水热法制备TiO2浆料方面,探究了钛酸异丙酯水解pH值、水解浓度、水热合成温度及时间四个因素对TiO2物相、形貌、晶粒尺寸的影响,以及对电池性能的影响,优化了实验的工艺参数。在最佳工艺参数组合的条件下所制备的DSSC光电转化效率达到5.87%,与其他参数下所制备的电池相比有很大的提高。最后对浆料的稳定性进行了测试。以性能较好的TiO2浆料作为光阳极活性层材料,在此基础上对光阳极进行工艺优化。首先采用磁控溅射的方法在导电玻璃上先沉积致密TiO2阻挡层,探索不同厚度的阻挡层对DSSC性能的影响。并在最优厚度阻挡层的基础上,探究200nmTiO2大颗粒浆料和400nmTiO2介孔球浆料散射层对DSSC性能的影响,结果表明,400nm散射层的效果更明显,使电池的光电转换效率由6.09%提高到6.85%,提高了12%。 【关键词】:染料敏化太阳能电池 TiO_2浆料 研磨法 水热法 优化
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM914.4
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-11
  • 第1章 绪论11-23
  • 1.1 太阳能电池的研究背景11-12
  • 1.2 染料敏化太阳能电池概述12-18
  • 1.2.1 DSSC的结构组成及工作原理12-15
  • 1.2.2 DSSC的性能指标15-16
  • 1.2.3 影响DSSC性能指标的因素16-18
  • 1.3 纳米TiO_2浆料的制备方法研究进展18-19
  • 1.3.1 研磨法制备TiO_2浆料18
  • 1.3.2 水热法制备TiO_2浆料18-19
  • 1.3.3 其他方法制备TiO_2浆料19
  • 1.4 染料敏化太阳能电池光阳极研究进展19-20
  • 1.5 本课题研究的内容及意义20-23
  • 第2章 样品的制备及性能测试方法23-29
  • 2.1 实验原料23
  • 2.2 实验仪器23-24
  • 2.3 DSSC制备流程24-26
  • 2.4 表征与测试方法26-28
  • 2.5 本章小结28-29
  • 第3章 研磨法制备TiO_2浆料及其应用29-45
  • 3.1 TiO_2浆料的制备29-30
  • 3.2 TiO_2浆料固含量对DSSC性能的影响30-34
  • 3.2.1 热重-差热实验分析30-32
  • 3.2.2 薄膜的表面形貌分析32-33
  • 3.2.3 DSSC的光电性能测试33-34
  • 3.3 HNO_3处理对TiO_2浆料及DSSC性能的影响34-37
  • 3.3.1 TiO_2薄膜的相结构表征34-35
  • 3.3.2 薄膜的表面形貌分析35-36
  • 3.3.3 紫外-可见光光谱分析36
  • 3.3.4 DSSC的光电性能测试36-37
  • 3.4 介孔TiO_2对浆料及DSSC性能的影响37-44
  • 3.4.1 介孔TiO_2的表面形貌分析38
  • 3.4.2 薄膜的表面形貌分析38-39
  • 3.4.3 紫外-可见光光谱分析39-42
  • 3.4.4 DSSC的光电性能测试42-44
  • 3.5 本章小结44-45
  • 第4章 水热法制备TiO_2浆料及其应用45-57
  • 4.1 TiO_2浆料的制备45-47
  • 4.2 实验结果分析与讨论47-54
  • 4.2.1 TiO_2的相结构表征47-48
  • 4.2.2 薄膜的表面形貌分析48-49
  • 4.2.3 染料吸附量的测定49-51
  • 4.2.4 DSSC的光电性能测试51-54
  • 4.3 TiO_2浆料的稳定性研究54-55
  • 4.4 本章小结55-57
  • 第5章 染料敏化太阳能电池光阳极的优化57-71
  • 5.1 阻挡层对DSSC性能的影响57-64
  • 5.1.1 阻挡层的制备57-58
  • 5.1.2 TiO_2阻挡层的相结构表征58-59
  • 5.1.3 TiO_2阻挡层的形貌分析59-60
  • 5.1.4 紫外-可见光光谱分析60
  • 5.1.5 单色光光电转换效率测试60-61
  • 5.1.6 DSSC的光电性能测试61-64
  • 5.2 散射层对DSSC性能的影响64-70
  • 5.2.1 散射层的制备64
  • 5.2.2 TiO_2散射层的形貌分析64-65
  • 5.2.3 紫外-可见光光谱分析65-68
  • 5.2.4 单色光光电转换效率测试68
  • 5.2.5 DSSC的光电性能测试68-70
  • 5.3 本章小结70-71
  • 第6章 结论与展望71-73
  • 参考文献73-79
  • 致谢79-81
  • 攻读硕士期间论文发表情况81


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

水热法制备氧化锌粉体    李汶军,施尔畏,王步国,夏长泰,仲维卓

水热法在无机粉体材料制备中的研究进展    席国喜;姚路;路迈西;

二氧化硅超微粉微波水热法制备及表征    申晓毅;翟玉春;孙杨;

水热法制备薄膜技术    黄晖,苗鸿雁,罗宏杰,姚熹

水热法制备薄膜材料技术研究进展    李慧勤;谈国强;安百江;张欣娟;

铌酸锶铋粉体的水热法制备及表征    张古品;隋万美;苏龙;刘玉杰;

水热法制备纳米陶瓷粉体    王秀峰,王永兰,金志浩

燃烧合成-水热法制备生物陶瓷涂层    刘咏,刘芳,周科朝,张伟

利用粉煤灰水热法制备分子筛    尚磊;

水热法制备钛柱撑蒙脱石及对水体中砷酸根的吸附    那平;张帆;杨曙锋;赵保林;朱阳明;马海波;

水热法制备陶瓷粉    张士成;陈炳辰;韩跃新;

水热法制备纳米热敏材料研究    雷霆;罗凤兰;薄新维;夏世华;

水热法制备系列纳米级铈锆基稀土复合氧化物固溶体粉体    

水热法在陶瓷粉体制备中的应用研究    邓宏;姜斌;曾娟;李阳;王恩信;

添加剂对水热法制备超细氧化铁的影响    郑雅杰;符丽纯;

低温水热法制备多铁性材料铁酸铋    汪海峰;张莉;王志成;

低温微波水热法制备氧化钇稳定氧化锆    赵青;杨阳;孙永欣;王绍钢;刘力;常爱民;

水热法镱、铥共掺纳米上转换材料的制备    黄敏文;苑星海;李勇;

微波水热法制备的YVO_4:Eu~(3+)材料的发光性能研究    王恩过;丘小玲;

不同形貌ZnO的水热法制备与表征    叶晓云;周钰明;陈景;孙艳青;王志强;

水热法降低医疗废物焚烧飞灰毒性实现新应用    记者 左永刚

桂林矿地院聘请院士为高级顾问    廖欣 蒋卉

水热法制备水溶性碳点及其荧光性能与应用研究    盛英卓

用于LED的单一基质碳量子点荧光粉的合成与发光性能    冯晓婷

层状双氢氧化物基吸附剂制备及性能研究    张凤荣

纳米材料的水热法制备与表征    潘清涛

水热法制备铋铁系化合物及其光催化性能研究    刘义

氧化锌/二氧化钛纳米材料的水热法制备、表征及在光电器件中的应用    王明军

新型高性能氮掺杂碳点的设计、制备与应用研究    顾江江

纯钛水热法制备低维纳米结构TiO_2及其光电化学性能研究    董祥

氧化锌纳米晶的水热法制备及其掺杂改性研究    刘宝

γ-氧化铝和尖晶石型偏铝酸锌纳米结构的离子液体辅助水热法可控合成研究    金东日

三聚氰胺树脂微球的水热法制备及表征    李江红

水热法制备稀土锰氧化物纳米材料及磁性能研究    刘运浩

微波水热法制备BiFeO_3粉体及其陶瓷多铁性研究    王培奎

Zr_2P_2WO_(12)及其复合材料的制备与性能研究    戚瑞琼

TiO_2新型复合催化剂的制备及性能研究    曾庆平

稀土Eu~(3+)掺杂CdWO_4纳米材料制备及发光性能研究    尤明江

流变相法和水热法制备锂离子电池正极材料磷酸钒锂及其性能研究    张文静

微米碳球的水热法制备及其复合结构研究    范汇洋

一步水热法构建及调控超疏水木材表面    刘明

溶胶—水热法制备纳米SrTiO_3粉体及其表面包覆MgO复合陶瓷的制备和性能研究    刘世丰