染料敏化太阳能电池钛基光阳极及新型对电极的研究

【摘要】：由于全球能源危机问题,新能源开发及利用成为一个热点。染料敏化太阳能电池(DSSC)作为一种新型的友好型太阳能电池,引起了科学界和工程界的关注,成为新能源发展领域中的研究重点。由于传统染料敏化太阳能电池的工艺采用昂贵、易碎的FTO导电玻璃作为基底,以及昂贵的金属铂作为对电极材料,这两个不足极大地限制了染料敏化太阳能电池产业化的发展。因此,研究开始转向了可替代的柔性基底和廉价对电极材料。 根据传统染料敏化太阳能电池所具有的限制条件,本文主要研究了三个方面的内容： 1、利用丝网印刷工艺,在柔性金属钛基底上制备多孔纳米Ti02薄膜,研究了薄膜的形貌和特性,并将它作为染料敏化太阳能电池的光阳极。研究发现当薄膜厚度为14微米时,电池的电流密度、填充因子和光电转化效率达到了最佳值。 2、针对金属钛基底,研究了三种不同的表面处理方法,包括机械处理法,化学处理法和阳极氧化处理法,并分析了这三种处理方法对钛基底形貌的修饰作用。然后将处理后的基底应用于制备染料敏化太阳能电池,发现这三种方法都能使钛基底表面积增大以及表面粗糙度增加,有效地提升了电池的光电性能。 3、利用一种简单且没有联氨溶液的方法沉积了铜锌锡硫层。这个过程是利用金属盐醋酸铜、醋酸锌、氯化亚锡和硫脲在吡啶溶液中发生反应,经过旋转涂覆法制备了前驱体薄膜,再利用硒颗粒在惰性气氛中进行硒化处理,从而形成铜锌锡硫(硒)薄膜。通过对比未作硒化处理的铜锌锡硫薄膜发现,硒化后的铜锌锡硫(硒)展现了良好的结晶度。最后将基于氟化氧化锡导电玻璃上的铜锌锡硫(硒)作为对电极,对比了不作硒化处理的铜锌锡硫对电极以及铂对电极,铜锌锡硫(硒)对电极展现了良好的催化性能。 【关键词】：钛基底 膜厚 处理方法 铜锌锡硫
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 目录9-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 能源及太阳能11-13
• 1.2 太阳能电池13-14
• 1.3 染料敏化太阳能电池14-21
• 1.3.1 染料敏化太阳能电池的发展概况14-15
• 1.3.2 染料敏化太阳能电池结构15-17
• 1.3.3 染料敏化太阳能电池工作原理17-19
• 1.3.4 染料敏化太阳能电池的性能参数19-21
• 1.4 染料敏化太阳能电池的研究进展21-22
• 1.5 论文的主要设计思想和研究内容22-24
• 参考文献24-27
• 第二章 实验原料、仪器和表征方法27-32
• 2.1 实验原料27
• 2.2 实验仪器和表征方法27-32
• 2.2.1 扫描电子显微镜27-28
• 2.2.2 X-Ray衍射仪(XRD)28-29
• 2.2.3 台阶仪29-30
• 2.2.4 Ⅰ-Ⅴ曲线测试系统30-31
• 2.2.5 电化学工作站31-32
• 第三章 柔性钛基底光阳极的制备与研究32-57
• 3.1 引言32
• 3.2 实验准备32-34
• 3.2.1 二氧化钛浆料制备32-33
• 3.2.2 金属钛基底和FTO玻璃清洗33-34
• 3.2.3 铂浆料制备34
• 3.2.4 染料溶液制备34
• 3.2.5 电解质溶液制备34
• 3.2.6 铂对电极制备34
• 3.3 基于柔性钛基底DSSC的制备34-38
• 3.3.1 纳米晶二氧化钛薄膜制备34-35
• 3.3.2 基于钛基底的染料敏化太阳能电池制备35-38
• 3.4 钛基底处理及在DSSC上的应用38-53
• 3.4.1 机械处理法处理钛基底的染料敏化太阳能电池39-43
• 3.4.2 化学处理法处理钛基底的染料敏化太阳能电池43-48
• 3.4.3 阳极氧化法处理钛基底的染料敏化太阳能电池48-53
• 3.5 本章小结53-55
• 参考文献55-57
• 第四章 铜锌锡硫硒对电极的研究57-66
• 4.1 前言57
• 4.2 铜锌锡硫(硒)薄膜的制备57-60
• 4.3 铜锌锡硫(硒)对电极应用于DSSC60-63
• 4.4 本章小结63-64
• 参考文献64-66
• 第五章 结论与展望66-68
• 5.1 结论66-67
• 5.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 附作者发表或已提交的论文与专利69

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