溶胶—电泳法制备纳米TiO_2薄膜及其在染料敏化太阳能电池中的应用

【摘要】： 染料敏化纳米晶体太阳能电池(Dye-Sensitized Nanocrystalline Photovoltaic Solar Cells)是一种非常有前途的清洁太阳能装置。它具有结构简单,成本低廉,易于制造等优点,对光强度变化和温度变化不敏感,光电转换效率高,光稳定性好,对环境无污染,自1991年问世以来,引起了人们的广泛关注。如何获得更高的光电转换效率,延长整个电池的使用寿命一直是研究的焦点问题。 本论文重点研究了不同方法制备二氧化钛纳米晶薄膜,利用SEM及XRD对样品形貌和结构进行了表征。将其用于染料敏化太阳能电池,得到了较高的开路电压和短路电流。用不同溶剂通过电泳法在导电玻璃上制备二氧化钛薄膜,比较了不同分散剂对薄膜制备的影响。将所制备的薄膜用于染料敏化太阳能电池的光阳极,其中以异丙醇做溶剂并加入少量聚乙二醇所得的电池,开路电压达到0.66V,短路电流达到8.143mA/cm~2。比较了溶胶法、电泳法以及溶胶电泳复合法所制备的电池的输出性能。其中溶胶电泳复合法所制备的薄膜用于电池,开路电压达到0.7V,短路电流达到12.59mA/cm~2,填充因子达到0.55,效率达到3.14%,远远高于溶胶法和电泳法所制的的电池效率。 【关键词】：二氧化钛 染料敏化 溶胶 电泳
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 综述9-27
• 1.1 课题背景9
• 1.2 基本概念9-12
• 1.2.1 大气质量数9-10
• 1.2.2 光电转换效率10-11
• 1.2.3 电池的输出特性11-12
• 1.3 染料敏化太阳能电池的结构和工作原理12-15
• 1.3.1 染料敏化太阳能电池的结构12-13
• 1.3.2 染料敏化太阳能电池的工作原理13-15
• 1.4 二氧化钛纳米半导体电极15-20
• 1.4.1 二氧化钛纳米晶的引入15-16
• 1.4.2 纳米晶二氧化钛的制备16-20
• 1.5 染料敏化剂20-23
• 1.5.1 光敏染料的种类20-23
• 1.6 电解质的研究进展23-27
• 1.6.1 液体电解质23-24
• 1.6.2 溶胶-凝胶(准固态)电解质24-25
• 1.6.3 固态电解质25-27
• 第2章 电泳法制备二氧化钛薄膜27-35
• 2.1 实验部分27-30
• 2.1.1 试剂与仪器27
• 2.1.2 导电玻璃的预处理27
• 2.1.3 电泳液的制备27-28
• 2.1.4 二氧化钛薄膜的制备28
• 2.1.5 铂电极的制备28-29
• 2.1.6 染料的配制29
• 2.1.7 电池的封装29
• 2.1.8 测试29-30
• 2.2 结果与讨论30-35
• 2.2.1 XRD分析30-31
• 2.2.2 SEM分析31
• 2.2.3 对光的吸收比较31-33
• 2.2.4 测试光源的光谱33
• 2.2.5 电池的Ⅰ-Ⅴ测试33-35
• 第3章 溶胶-电泳法制备二氧化钛薄膜35-40
• 3.1 实验部分35-36
• 3.1.1 试剂与仪器35
• 3.1.2 溶胶的制备35
• 3.1.3 电泳液的制备35
• 3.1.4 二氧化钛薄膜的制备35-36
• 3.1.5 组装电池并测试36
• 3.2 结果与讨论36-40
• 3.2.1 XRD分析36-37
• 3.2.2 SEM分析37
• 3.2.3 电池的Ⅰ-Ⅴ测试37-39
• 3.2.4 不同膜厚的电池输出特性比较39-40
• 第4章 结论40-41
• 第5章 后记41-42
• 参考文献42-46
• 附录46-47
• 致谢47-49
• 攻读硕士学位期间发表论文情况49

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