首页 > 学术论文

二氧化钛双层膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 22:13:09
热度:

二氧化钛双层膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用【摘要】:本课题采用转化效率相对较高的TiO2作为复合膜主要材料,将形貌不同、性能优异的TiO2材料以双层结构结合从而实现电极膜

【摘要】: 本课题采用转化效率相对较高的TiO2作为复合膜主要材料,将形貌不同、性能优异的TiO2材料以双层结构结合从而实现电极膜的多功能化。这种双层结构利用了纳米晶颗粒呈现出优异的染料吸附能力和一维纳米管结构在电子传导具有相对的优势。 采用水热法在180℃下制得平均粒径-20nm的锐钛矿型二氧化钛纳米晶;在水热温度130℃下制得平均管长-1μm、管径-10nm左右的锐钛矿型二氧化钛纳米管。通过刀片涂覆法先后将添加PEG的二氧化钛纳米晶、纳米管浆料沉积在FTO玻璃基底上,之后采用程序升温煅烧法成功制得二氧化钛双层膜电极。通过调控膜组成和厚度得出:氧化钛纳米晶层与纳米管层厚度比为5:3且电极膜厚度为16μm时双层膜电池的光电性能最为优异。 通过光电流-光电压曲线(I-V曲线)、交流阻抗图谱(EIS图谱)以及光电转化效率(IPCE)三种测试方法全面分析了电池的光电性能。双层膜电池总体的光电转化效率为6.15%,比纯二氧化钛纳晶膜电池的光电转化效率高出44.7%并且远远大于纯二氧化钛纳管膜电池。通过电池的交流阻抗图谱研究了电池内部电子传输状态,测试发现二氧化钛双层膜电池具有最低的电子传输阻抗和最长的电子寿命。二氧化钛双层膜电池、二氧化钛纳晶膜电池和二氧化钛纳管膜电池在固定波长约530nm处光电转化效率值分别为57.3%,40.3%和2.2%。与同厚度的纯二氧化钛纳晶膜和纯二氧化钛纳管膜电池相比,以二氧化钛双层膜电池呈现出最好的光电性能。 本文将二氧化钛双层电极膜应用于染料敏化太阳能电池,深入研究了复合膜组成、形貌以及厚度对电池光电转化效率的影响,为二氧化钛双层膜在染料敏化太阳能电池中的应用提供了理论依据。 【关键词】:纳米晶 纳米管 双层膜 半导体 染料敏化太阳能电池
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM914.4
【目录】:
  • 摘要5-7
  • ABSTRACT7-15
  • 第一章 绪论15-29
  • 1.1 能源现状15-16
  • 1.2 太阳能电池的分类16-19
  • 1.2.1 硅基太阳能电池16-17
  • 1.2.2 化合物薄膜太阳能电池17
  • 1.2.3 有机太阳能电池17-18
  • 1.2.4 染料敏化太阳能电池18-19
  • 1.3 染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理19-20
  • 1.4 染料敏化太阳能电池组成部分的介绍20-22
  • 1.4.1 薄膜电极20
  • 1.4.2 染料敏化剂20-21
  • 1.4.3 对电极21-22
  • 1.4.4 电解质22
  • 1.5 二氧化钛膜电极的应用现状22-27
  • 1.6 本课题的研究内容及创新之处27-29
  • 第二章 阳极材料的制备与表征29-39
  • 2.1 实验试剂与仪器设备29-30
  • 2.1.1 实验试剂29
  • 2.1.2 实验仪器与设备29-30
  • 2.2 实验方法30-31
  • 2.2.1 水热法的简介30
  • 2.2.2 二氧化钛纳米晶的制备方法30
  • 2.2.3 二氧化钛纳米管的制备方法30-31
  • 2.3 水热温度对于材料制备的影响31-33
  • 2.3.1 水热温度对于二氧化钛纳米晶的影响31-32
  • 2.3.2 水热温度对于二氧化钛纳米管的影响32-33
  • 2.4 二氧化钛纳米晶、纳米管的形貌及比表面积表征33-35
  • 2.5 二氧化钛纳米晶、纳米管的晶形表征35-36
  • 2.6 本章小结36-39
  • 第三章 二氧化钛双层膜电极的制备和表征39-45
  • 3.1 实验试剂与仪器设备39
  • 3.1.1 实验试剂39
  • 3.1.2 实验仪器与设备39
  • 3.2 二氧化钛双层膜电极的制备39-42
  • 3.2.1 二氧化钛纳米晶浆料和二氧化钛纳米管浆料的制备40
  • 3.2.2 涂膜技术的筛选40-41
  • 3.2.3 煅烧方法的确定41-42
  • 3.3 二氧化钛双层膜电极的形貌表征42-43
  • 3.4 本章小结43-45
  • 第四章 二氧化钛双层膜电池的制备过程介绍45-51
  • 4.1 FTO导电玻璃的处理方法45
  • 4.2 光阳极的制备方法45
  • 4.3 对电极的制备方法45-46
  • 4.4 染料吸附量的测量方法46-48
  • 4.5 测试电解液的组成48
  • 4.6 染料敏化太阳能电池组装48-49
  • 4.7 本章小结49-51
  • 第五章 二氧化钛双层膜结构的优化51-61
  • 5.1 实验试剂与仪器设备51-52
  • 5.1.1 实验试剂51
  • 5.1.2 实验仪器与设备51-52
  • 5.2 实验方法52
  • 5.3 膜结构的优化52-54
  • 5.3.1 PEG最优添加量的确定52-53
  • 5.3.2 四氯化钛后处理对膜电极的影响53-54
  • 5.4 膜厚对于电池性能的影响54-57
  • 5.5 双层膜上下层厚度最佳比例的确定57-59
  • 5.6 双层膜与多层膜电池比较59-60
  • 5.7 本章小结60-61
  • 第六章 双层膜电池光电性能的对比表征61-71
  • 6.1 实验试剂与仪器设备61
  • 6.1.1 实验试剂61
  • 6.1.2 实验仪器与设备61
  • 6.2 平行实验方法介绍61-62
  • 6.3 Ⅰ-Ⅴ测试方法62-64
  • 6.4 EIS测试方法64-67
  • 6.5 IPCE测试方法67-68
  • 6.6 本章小结68-71
  • 第七章 结论71-73
  • 参考文献73-79
  • 致谢79-81
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录81-83
  • 作者和导师简介83-84
  • 北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书84-85


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

ZnS、ZnO、TiO_2微纳结构设计合成与光致发光、光电转换性能研究    张新华

溶胶—凝胶法制备负载型TiO_2微球及复合薄膜    杨越

染料敏化纳米晶TiO_2太阳能电池研究进展    郝三存,吴季怀,黄昀昉,范乐庆

体相异质结型有机太阳能电池的研究进展    李蛟;刘俊成;高从堦;

硅太阳能电池的应用研究与进展    黄庆举;林继平;魏长河;姚若河;

有机太阳能电池研究现状与进展    李甫;徐建梅;张德;

不同晶型纳米TiO_2的水热合成及光催化性能    古映莹,邱小勇,杜作娟

染料敏化太阳能电池光阳极及其敏化研究进展    王青;夏咏梅;何祖明;李新丽;乜伟;徐莺歌;

染料敏化太阳能电池的研究进展    谷笛;吴红军;王宝辉;

染料敏化太阳电池中TiO_2有序膜的制备及应用    杨宏训;吴季怀;黄妙良;郝三存;韩鹏;姜奇伟;王东波;

二氧化钛纳米管制备方法及其应用研究进展    张文彬;何明兴;李新军;

新型纳米光催化薄膜的结构设计与应用研究    刘玉华;秦丕锡;潘杰;

PEG辅助纳米TiO_2的可控制备及其光催化活性    包南;孙剑;谢晴;马志会;

染料敏化纳米晶TiO_2太阳能电池研究进展    郝三存,吴季怀,黄昀昉,范乐庆

可见光响应型二氧化钛光催化剂研究进展    程萍;金燕苹;顾明元;

染料敏化太阳能电池阳极改性技术研究进展    于仙仙;胡志强;高岩;王一;李国;

纳米TiO_2的制备研究进展    陈宏;张木;李晨曦;

纳米二氧化钛的制备及其在太阳能电池中的应用    武丽慧;张永哲;韩立中;康翠萍;赵建果;谢二庆;

电极材料对聚合物太阳能电池光学性能的影响    龙拥兵;王建峰;

有机薄膜太阳能电池    郭军;李博;胡来归;

可见光诱导TiO_2光催化及其机理研究进展    付文;王丽;黄军左;

镓在新能源中的应用研究与进展    石勇;

染料敏化太阳电池光阳极薄膜的研究进展    郭晓伟;陈改荣;王辉;苗超林;苗郁;曹志民;

太阳能电池发展展望    刘路;

纳米结构材料在环境和能源方面的应用    黎维彬;刘瑞芳;

氮掺杂纳米二氧化钛基可见光催化剂的制备及性能研究    胡裕龙

金属掺杂TiO_2和ZnO的第一性原理研究    于晓慧

全氟烷基金属酞菁衍生物的合成及应用    邱滔

微纳复合材料光生电荷性质及活性研究    张宇

ZnS、ZnO、TiO_2微纳结构设计合成与光致发光、光电转换性能研究    张新华

TiO_2基纳米管的制备、改性及性能研究    张芬

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

ZnO棒晶阵列的溶液生长与CuSCN空穴传输层和CuInS_2光吸收层薄膜的电沉积    倪勇

聚偏氟乙烯基微孔—凝胶聚合物电解质的制备及其在DSSC中的应用研究    杨艳

阳极氧化法制备TiO_2纳米管及其在染料敏化太阳能电池和光催化中应用    康翠萍

染料敏化太阳能电池电极改性研究    石德晖

含8-羟基喹啉的聚合金属配合物的合成及其光伏性能    肖丽芬

水热合成TiO_2纳米管及光催化性能的研究    訾彤彤

TiO_2纳米材料制备及光催化水解制氢研究    胡蕊

蝴蝶鳞片高吸光率机理分析及仿生结构设计    商春辉

基于P3HT:PCBM聚合物太阳电池的研究    吕晶

TiCl_3处理对TiO_2基染料敏化太阳能电池光电性能的影响    倪东霞

含侧链吸附基团的光敏染料在染料敏化太阳能电池中的应用    赵金霞

低价硅衬底外延层结构太阳能电池计算机模拟    宁吉丰

二氧化钛/染料/聚苯胺结构太阳能电池的制备与研究    容齐坤

PP/TiO_2纳米复合材料的研制及其抗老化机理分析    曹建军,郭刚,汪斌华,段小平,黄婉霞,涂铭旌

一种室温下制备多孔锐钛矿型TiO_2薄膜的方法    申乾宏;蔡振钱;高基伟;杨辉;

无机空心球材料的乳胶粒模板法制备及应用    宋彩霞,王德宝,古国华,傅洵,胡正水

染料敏化纳米晶TiO_2太阳能电池研究进展    郝三存,吴季怀,黄昀昉,范乐庆

空心微球型材料的制备及应用进展    孙瑞雪;李木森;吕宇鹏;

微纳结构ZnO荧光薄膜的电沉积及其物理特性研究    王爱华;张兵临;秦玉华;高知丰;周秋霞;姚宁;

二氧化钛中空微球材料的研究进展    朱发德;张高文;刘嘉宁;孙彬彬;

染料敏化太阳能电池光阳极制备及其应用    李保民;纪雪梅;刘贤豪;

染料敏化太阳能电池TiO_2薄膜电极的染料吸附性能研究    左承阳;崔旭梅;蓝德均;

TiO_2空心微球的制备及其表征    徐志兵;魏先文;

调湿 净化 抗菌功能无机涂覆材料与性能研究    张连松

载银羟基磷灰石/二氧化钛抗菌材料的制备和抗菌性能研究    吕国玉

半导体纳米线及其阵列可控生长和物性研究    周庆涛

空心微球/钡铁氧体轻质复合粉末的制备和吸波性能研究    牟国洪

ZnO微纳结构材料的实用制备方法研究    李静

掺杂二氧化钛的稳定性、电子结构及相关性质的第一性原理研究    杨可松

TiO_2基有序球/孔微纳结构的制备及光催化性能研究    刘玮洁

金属非金属共掺杂TiO_2的理论与实验研究    徐凌

基于DSSC光阳极二氧化钛的制备、改性及光电性能研究    胡希

二氧化钛防污抑菌涂料    邹时平

特殊纳米结构的水热/溶剂热制备与表征    张新华

壳聚糖/纳米二氧化钛抗菌保鲜膜的研制及性能研究    杨远谊

纳米二氧化钛/蒙脱石复合材料及抗菌性能研究    许天翼

染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其光—电化学性能的研究    罗佳

一维有序纳米结构的设计合成及其光电化学性质研究    刘利柱

复杂微纳结构的设计合成与物性研究    郭太波

太阳电池研究进展    郭志球;沈辉;刘正义;闻立时;

染料敏化太阳能电池的研究进展    吴晓宏,秦伟,李晓丹,姜兆华

氧化钛纳米管的合成机理与表征    王芹,陶杰,翁履谦,宋申华,陶海军

染料敏化La~(3+)掺杂的TiO_2纳米多孔膜光电化学    张莉,任焱杰,蔡生民

阴极修饰对染料敏化TiO_2太阳能电池性能的改进    范乐庆,吴季怀,黄昀昉,林建明

纳米尺度TiO_2/聚吡咯多孔膜电极光电化学研究    柳闽生,杨迈之,郝彦忠,余赪,蔡生民,李永舫

菁类染料敏化的固态纳米TiO_2光电化学电池    张莉,任焱杰,张正诚,方世碧,田禾,蔡生民

半导体光催化剂的表面修饰    王传义,刘春艳,沈涛

Influence of Modification of Counter Electrode on PhotoelectricProperties of Dye-sensitized TiO_2 Solar Cells    

铂修饰光阴极及其在纳晶太阳能电池中的应用    郝三存,吴季怀,林建明,黄昀昉

有机小分子太阳能电池的界面研究    宋群梁

纳米TiO_2的制备表征及其光催化性能研究    徐惠,王毅,苟国俊,翟钧,曲晓丽,史建新

水中邻苯二甲酸二丁酯的光催化降解    郑和辉,赵立文,陶晶

纳米二氧化钛的水热法制备及在染料敏化太阳能电池中的应用    王东波;吴季怀;郝三存;兰章;杨宏训;

新型有机太阳电池塑料薄膜化的研究进展    马廷丽;

棕刚玉中二氧化钛的高灵敏度光度分析    智红梅;陈君丽;陈瑞平;

二氧化钛减反射膜在单晶硅太阳能电池中的应用    翁正国;张青波;洪照明;

二氧化钛/煅烧高岭土复合粉体材料的紫外光透过性能    沈红玲;郑水林;龚兆卓;刘桂花;王彩丽;

纳米光触媒二氧化钛在纺织品上的应用性能    田坤;沈勇;王黎明;王晓娟;

纳米V~(5+)/TiO_2制备及光催化性能研究    周凯;

炭包覆TiO_2复合物对低浓度苯的光催化降解(英文)    张江;黄正宏;许勇;康飞宇;

大气压射频介质阻挡放电制备二氧化钛光催化薄膜的研究    常大磊;李小松;底兰波;杨晋华;徐勇;朱爱民;

电合成纳米晶二氧化钛相和尺寸稳定性    王达健;谢刚;张雄飞;蒙延双;黄北卫;张利华;

真空潜弧以超音波辅助制备奈米二氧化钛悬浮液之制程最佳化    罗志宏;白升鑫;张合;钟清枝;林鸿明;

铁酸锌-二氧化钛纳米复合膜的光电转换性能    尹静;袁志好;

电泳披覆奈米二氧化钛薄膜之开发与特性研究    林中魁;杨聪仁;冯毅之;钟清枝;苏程裕;

纳米TiO_2粉体抗菌、抗病毒性能研究    刘刚;张鹏;徐瑞芬;胡伟康;

色素增感太阳电池多孔TiO_2薄膜研究    胡志强;张晨宁;刘丽红;

Pb~(2+)掺杂对TiO_2薄膜光催化活性的影响    贾堤;雅菁;刘云兆;

二氧化钛在聚丙烯酸酯复合涂层中抗光降解作用的研究    肖汉宁;刘付胜聪;李玉平;

二氧化钛介孔球    张云霞;李广海;张立德;

2004年二氧化钛市场将出现强劲反弹    

世界二氧化钛市场恢复性增长    文欣

全球二氧化钛市场需求强劲    肖化

二氧化钛晶化液项目在津投产获专利    记者刘其丕 李晓飞

全球二氧化钛货紧价升    李港

亚洲塑料用二氧化钛需求增长最快    中塑

日本市场二氧化钛供不应求    张海波

杜邦宣布提高二氧化钛价格    李菊香

国内最大短流程直接还原二氧化钛项目将投产    文言

攀枝花:二氧化钛生产线荣获3项国家专利    小齐

负载型TiO_2催化剂可见光降解染料污染物的研究    王侃

无机功能材料的合成方法研究    沈启慧

二氧化钛晶须的制备及光催化处理废水研究    杨祝红

纳米复合绝缘材料设计、制备及耐变频性研究    马寒冰

基于光催化集成装置深度降解水中有机物的研究    郑仲

染料敏化二氧化钛纳米晶薄膜太阳电池研究    韩宏伟

纳米二氧化钛光催化降解有机磷农药的研究    徐悦华

锐钛矿相二氧化钛表面及其与水相互作用的理论研究    赵宗彦

纳米二氧化钛和二氧化硅的控制合成及组装    于开锋

掺杂改性的二氧化钛纳米材料的光催化性能研究    和东亮

二氧化钛双层膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用    许辉

纳晶TiO_2薄膜的制备及其半导体性能的研究    王素梅

TiO_2光催化剂的制备、表征及性能研究    王祖鹓

非金属元素掺杂二氧化钛的制备及可见光下降解有机染料的研究    李杰

纳米氧化钛光催化氧化处理焦化工业废水    陈华圣

纳米二氧化钛光催化氧化含CN~-废水的研究    郑道敏

酶生物传感器及酶联荧光免疫技术的研究    曹庆云

玻璃表面纳米TiO_2膜的制备及其光催化性能研究    张元晶

火焰CVD法合成二氧化钛纳米颗粒的数值模拟    李云

纳米二氧化钛粉体的表面包覆及性能研究    孙秀果