染料及量子点敏化太阳能电池纳米阵列光阳极研究

【摘要】：以染料或者量子点作为敏化剂的纳米氧化物太阳能电池是一种新型的太阳能电池，具有广阔的应用前景。作为光阳极，纳米氧化物是敏化太阳能电池的关键组成部分，相比纳米颗粒，一维TiO_2纳米材料为电子的传输提供了直接的通道，从而提高电池的电荷收集效率。 本论文以一维TiO_2纳米材料为出发点，研究了纳米阵列薄膜的制备方法及其在染料和量子点敏化纳米氧化物太阳能电池中的应用。首先通过水热法制备了TiO_2纳米线阵列，在纳米线薄膜表面包覆一层MgO绝缘层，以抑制电子的复合，提高了电池的光电转换效率，并利用电化学阻抗谱研究了染料敏化太阳能电池中TiO_2纳米线阵列的电子传输行为。 TiO_2纳米管是另外一种重要的一维纳米材料，本论文通过阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列，研究了阳极氧化时间、电压和电解质浓度对TiO_2纳米管的形貌、尺寸的影响规律，并深入探讨了纳米管尺寸对染料敏化太阳能电池光阳极性能的影响。 另一方面，量子点作为一种新型的敏化材料，已经成为敏化太阳能电池的研究热点，目前关于量子点敏化一维材料的研究尚少。本论文通过化学浴沉积法合成了Ag2S无毒量子点，研究了不同制备条件对其组成成分、微观形貌和能级结构等的影响。并以Ag2S敏化的TiO_2纳米管为光阳极，对量子点敏化太阳能电池的光电性能进行了深入研究。 【关键词】：敏化太阳能电池 TiO_2纳米线 TiO_2纳米管 Ag_2S 量子点 电化学阻抗谱
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TB383.1;TM914.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 引言8-21
• 1.1 选题的背景及意义8-9
• 1.2 染料敏化太阳能电池简介9-11
• 1.2.1 染料敏化太阳能电池概述9-10
• 1.2.2 导电基板10
• 1.2.3 纳米氧化物光阳极10
• 1.2.4 对电极10-11
• 1.2.5 染料11
• 1.2.6 电解质11
• 1.3 量子点敏化太阳能电池简介11-12
• 1.3.1 量子点11-12
• 1.3.2 量子点敏化太阳能电池的结构组成及工作原理12
• 1.4 敏化太阳能电池的表征方法12-17
• 1.4.1 敏化太阳能电池的性能参数12-15
• 1.4.2 紫外可见吸收光谱15
• 1.4.3 电化学阻抗谱15-17
• 1.5 敏化太阳能电池光阳极的研究现状17
• 1.6 TiO_2纳米阵列光阳极的研究现状17-19
• 1.7 量子点敏化太阳能电池的研究现状19
• 1.8 课题的研究目标和研究内容19-21
• 第2章 TiO_2纳米线薄膜的包覆及其在 DSCs 中的性能研究21-32
• 2.1 引言21
• 2.2 原料及设备21-22
• 2.3 TiO_2纳米线薄膜的制备及 MgO 包覆22-23
• 2.3.1 TiO_2纳米线阵列的制备22
• 2.3.2 TiO_2纳米线阵列的表面包覆22-23
• 2.4 电池的组装与测试23
• 2.5 纳米线薄膜形貌分析23-24
• 2.6 物相及元素分析24-25
• 2.7 纳米线薄膜的染料吸附能力研究25-26
• 2.8 薄膜电极的电荷传输研究26-30
• 2.8.1 EIS 测试、拟合及计算方法26-27
• 2.8.2 薄膜电极的 EIS 分析27-30
• 2.9 薄膜电极的光电性能分析30-31
• 2.10 本章小结31-32
• 第3章 TiO_2纳米管的制备及其在 DSCs 中的性能研究32-47
• 3.1 引言32
• 3.2 原料及设备32-33
• 3.3 TiO_2纳米管阵列的阳极氧化法制备33-35
• 3.3.1 TiO_2纳米管阵列的制备方法33
• 3.3.2 物相及元素分析33-35
• 3.3.3 TiO_2纳米管阵列的生长机理35
• 3.4 制备工艺对 TiO_2纳米管阵列的影响35-39
• 3.4.1 NH4F 浓度对 TiO_2纳米管的影响35-36
• 3.4.2 H2O 浓度对 TiO_2纳米管的影响36-37
• 3.4.3 阳极氧化时间对 TiO_2纳米管的影响37-38
• 3.4.4 阳极氧化电压对 TiO_2纳米管的影响38-39
• 3.5 TiO_2纳米管太阳能电池的性能研究39-41
• 3.5.1 TiO_2纳米管太阳能电池的组装与测试39
• 3.5.2 TiO_2纳米管尺寸对电池光电性能的影响39-41
• 3.5.3 TiO_2纳米管的染料吸附能力研究41
• 3.6 纳米颗粒/纳米管复合薄膜的制备41-46
• 3.6.1 上下贯通的纳米管制备及其与纳米颗粒的复合方法研究42-44
• 3.6.2 纳米颗粒/纳米管复合薄膜的水热法制备44-46
• 3.7 本章小结46-47
• 第4章 Ag_2S 量子点敏化太阳能电池的研究47-67
• 4.1 引言47
• 4.2 原料及设备47-48
• 4.3 Ag_2S 量子点的制备及表征48-51
• 4.3.1 Ag_2S 量子点的 CBD 法制备48
• 4.3.2 Ag_2S 量子点的物相分析48-49
• 4.3.3 Ag_2S 量子点合成的化学反应机理49
• 4.3.4 Ag_2S 量子点的 UV-Vis-NIR 吸收光谱分析49-51
• 4.4 量子点敏化的 TiO_2纳米管太阳能电池的性能研究51-59
• 4.4.1 Ag_2S 量子点敏化 TiO_2纳米管太阳能电池的制备方法51
• 4.4.2 Ag_2S 量子点敏化光阳极的形貌及物相分析51-53
• 4.4.3 Ag_2S 量子点敏化光阳极的能级结构分析53-55
• 4.4.4 量子点敏化太阳能电池的光电性能分析55-58
• 4.4.5 量子点敏化太阳能电池的 EIS 分析58-59
• 4.5 量子点敏化的 SnO_2纳米晶太阳能电池的性能研究59-66
• 4.5.1 Ag_2S 量子点敏化 SnO_2纳米颗粒太阳能电池的制备方法59
• 4.5.2 光阳极的形貌及物相分析59-61
• 4.5.3 量子点敏化光阳极的能级结构分析61-62
• 4.5.4 量子点敏化太阳能电池的对电极优化62-64
• 4.5.5 量子点敏化 SnO_2太阳能电池的光电性能分析64-66
• 4.6 本章小结66-67
• 第5章 结论67-69
• 参考文献69-76
• 致谢76-78
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果78

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

太阳能电池及材料研究    梁宗存,沈辉,李戬洪

纳米氧化物太阳能电池研究进展    林红;焦星剑;赵晓冲;郝锋;李建保;

关于硫代硫酸钠与硝酸银反应的探讨    朱翠芳

染料敏化太阳电池研究进展    孔凡太;戴松元;

柔性染料敏化太阳电池的制备和性能研究    林原;王尚华;付年庆;张敬波;周晓文;肖绪瑞;

染料敏化太阳能电池用固态电解质研究进展    林红;庄东填;李鑫;李下蹊;李建保;

太阳能电池研究的新进展    倪萌,M K Leung,K Sumathy

低温下水热法合成锐钛矿型二氧化钛微米球    张一兵;江雷;

TiO_2纳米晶多孔薄膜太阳能电池的制备    李长升,张成亮,付瑞鹏

纳米WO_3薄膜的制备方法及性质研究    吴国友;沈毅;

对太阳能电池研究进展的探究    寿莎;黄仕华;

非金属纯有机染料的设计规律和展望    杨秀云;周杰;王宇鹏;高秀霞;

太阳能级多晶硅标准的现状及发展    靳瑞敏;郭新峰;陈兰莉;罗鹏辉;郑小燕;

柔性染料敏化太阳能电池研究进展    王岳;吴季怀;范乐庆;兰章;肖尧明;李清华;黄妙良;

染料敏化太阳能电池的研究进展    梅翠玉;王小平;王丽军;刘欣欣;李怀辉;梁鹏飞;卢炎聪;

溶胶-凝胶法制备太阳能薄膜的研究及展望    马芳;马洪芳;王艺涵;丁严广;

染料敏化太阳能电池天然敏化剂的研究进展    杨桂军;林红;王刚;张永昌;刘忆翥;陈慧媛;南辉;

太阳能电池在飞艇上的应用研究进展    鄢红陵;张秋禹;张力;张军平;尹常杰;

复配无机光吸附层的垂直排列的氧化物纳米阵列太阳能电池研究进展    季书林;叶长辉;张立德;

二氧化钛纳米晶染料敏化太阳电池的最新研究进展    苗青青;马廷丽;

纳米技术应用进展    谢建榕;黄岳元;王亚平;宋桂贤;高新;

基于多酸设计新型的有机无机杂化材料并用密度泛函理论预测其电子吸收光谱    王静;丛莎;温世正;颜力楷;苏忠民;

FeS_2及FeS_2/TiO_2复合薄膜的制备与光电性能研究    黄六一

TiO_2纳米结构及n-型TiO_2纳米结构/p-型金刚石异质结制备、表征及性质研究    苑举君

无线传感器网络激光主动供能关键技术研究    王宁

纳米ZnO基有机/无机复合光伏器件研究    王丽丹

纳米氧化钛光阳极材料控制合成与薄膜结构优化    姜军

量子点敏化太阳能电池结构调控与性能优化    舒婷

聚合物能带的调控及其在光伏器件中的应用    张庆辉

ZnO：Al透明导电薄膜与ZnO器件的制备及性质的研究    孙彦峰

中温制备多晶硅薄膜及相关理论问题的探讨    靳瑞敏

有机锌试剂新型反应的研究有机染料分子的设计与合成    刘永康

染料敏化太阳能电池电极改性研究    石德晖

三苯胺类染料分子的设计合成及其光伏性能研究    张璐

太阳能电池用上转换荧光粉的制备与性能表征    雷亮

基于噪声的太阳能电池检测方法    彭丽娟

硅纳米晶体的合成及其在太阳电池中的应用    李庆

基于新活性材料的有机聚合物太阳能电池的研究    韩桂芝

TiO_2/α-Fe_2O_3纳米阵列复合材料的制备及性能研究    赵辉

纳米氧化钛粉的控制制备及染料敏化太阳能电池的研究    徐敏

化学刻蚀法制备硅纳米线的研究    周阳

介质阻挡放电增强热丝CVD沉积硅薄膜的研究    张春丽

非晶硅太阳能电池研究现状    吴建荣,杜丕一,韩高荣,寿瑾晖,张溪文,朱懿

染料敏化纳米薄膜太阳电池电解质的优化    戴松元,肖尚锋,史成武,陈双宏,黄阳,孔凡太,胡林华,潘旭,隋毅峰,翁坚,王孔嘉

P(VDF-HFP)基凝胶电解质染料敏化纳米TiO_2薄膜太阳电池    郭力,戴松元,王孔嘉,方霞琴,史成武,潘旭

苯基磷酸联吡啶钌络合物敏化纳晶多孔TiO_2薄膜电极光电性能研究    杨蓉,王维波,敬炳文,肖绪瑞,张曼华,沈涛

敏化TiO_2纳米晶太阳能电池    吕笑梅,方靖淮,陆祖宏

方酸菁功能材料修饰纳米晶TiO_2薄膜电极的光电转换性能研究    赵为,张宝文,曹怡,萧绪瑞,杨蓉

水热晶化法合成TiO_2晶须    吴孟强,陈艾,周旺,徐榕青

柔性染料敏化太阳能电池材料制备工艺参数的优化    赵晓冲;杨盼;林红;李鑫;许晨阳;李建保;

染料敏化太阳能电池中TiO_2光阳极的包覆效果    庄东填;林红;李鑫;李建保;

1-甲基-3-己基咪唑碘在染料敏化太阳电池中的应用研究    史成武,戴松元,王孔嘉,郭力,潘旭,孔凡太,胡林华

阳极氧化法制备TiO_2纳米管阵列膜及其应用    王道爱;刘盈;王成伟;周峰;

光敏染料在Gr(a|¨)tzel型太阳能电池上的应用及其研究进展    鲁厚芳,闫康平,涂铭旌

高效染料纳晶太阳能电池    黄昀昉,吴季怀

纳米晶液结太阳能电池研究进展    曾仲献,杜宇平,李红,章伟光

敏化介质对TiO_2纳米晶太阳能电池的影响    潘超,张松,乔庆东

天然色素敏化纳米晶TiO_2太阳能电池研究    黄昀,吴季怀,范乐庆,陈璐璐,许姿蓉

染料敏化太阳能电池的二氧化钛膜性能研究    范乐庆,吴季怀,黄昀昉,林建明

通过光波转换材料提高太阳能电池性能的研究进展    关跃;卢咏来;刘力;张立群;

染料敏化纳米晶太阳能电池    杨术明,李富友,黄春辉

导电聚合物在纳米太阳能电池中的应用研究    郝彦忠,武文俊,康志敏

量子点敏化太阳能电池研究进展    刘铭;杨君友;冯双龙;朱虎;

量子点敏化太阳能电池--新材料的设计、制备及器件研究    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

高效CdS/CdSe量子点敏化太阳能电池    张全新;李冬梅;罗艳红;孟庆波;

锌卟啉敏化太阳能电池性能:从头算非绝热动力学研究    王晶辉;何荣幸;齐丹;

准固态电解质在量子点敏化太阳能电池中的应用    王参;于哲勋;李冬梅;罗艳红;孟庆波;

CuInS_2量子点的水相合成及其在敏化太阳能电池中的应用    胡星;张全新;黄小铭;李冬梅;罗艳红;孟庆波;

金属硫化物对电极在敏化太阳能电池中的应用    孙惠成;罗艳红;李冬梅;孟庆波;

太阳能电池输出特性的分析及检测    张海波;

太阳能电池表面纳米微结构研究    李美成;

有机染料锚数对染料敏化太阳能电池性能的影响    尚会霞;罗艳红;孟庆波;占肖卫;

光纤也能变身太阳能电池    杨东

太阳能厂跨洋吸金 几家欢乐几家愁    黄女瑛 DigiTimes

太阳能电池级多晶硅光伏项目落户益阳    记者　 郭云飞 通讯员　 张世平

涉足太阳能光伏产业公司一览    詹铃

依靠太阳能的家庭    杨先碧

G风帆 太阳能电池新贵    天同证券 张锐

PE“新锐”王刚：太阳能行业的坚定支持派    本报记者 翁海华

行者集团利用太阳能获新突破    记者 张国伟

太阳能电池面临出口为主的尴尬    无暇

邱第明:中国最早太阳能企业的跌宕起伏    本报记者王颖春 采写

量子点敏化TiO_2基纳米结构太阳能电池制备与表征    曾涛

量子点敏化太阳能电池：制备及光电转换性能的改进    宋鑫

敏化太阳能电池光阳极和对电极的制备与研究    朱光

量子点的界面修饰与敏化及其光伏特性的研究    马蓓蓓

改性纳米TiO_2及硫电解液用于敏化太阳能电池的研究    李玲

量子点敏化太阳能电池结构调控与性能优化    舒婷

TiO_2纳米管阵列的可控制备及其光电转化性能研究    解玉龙

光敏量子点与太阳能电池的第一性原理研究    郭震宇

基于联噻唑和芳胺类染料的敏化太阳能电池    贺锦香

反型体异质结聚合物太阳能电池的研究    陶晨

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

染料及量子点敏化太阳能电池纳米阵列光阳极研究    焦星剑

三芳基咪唑的富勒烯衍生物的合成及其在CdSe量子点太阳能电池的应用    赵爱婷

纳米FeS_2的液相法制备及其对TiO_2敏化的研究    王沛

天然色素敏化TiO_2多孔膜太阳能电池的研究    郝三存

TiO_2/CdS复合薄膜光电极的制备及其光电特性研究    冷艳

天然染料敏化太阳能电池的研究    罗培辉

基于太阳能的嵌入式路灯控制系统的研究与应用    刘春

利用不同阴极缓冲层改善有机小分子Pentacene/C_（60）太阳能电池的性能    刘瑞

用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性    和川