太阳能电池相关测试系统开发及染料敏化太阳能电池染料还原速率的研究

【摘要】： 太阳能的光电转换是开发太阳能的最重要途径。太阳能电池是一个半导体器件,这一器件在受到太阳光照射时产生的光伏效应将太阳辐射能直接转换成直流电能。半导体材料的平带电位(Flat band potential),入射单色光子-电子转化效率IPCE(Incident photon-to-electron conversion efficiency),太阳能电池的电流-电压曲线(I-V曲线)等都是表征太阳能电池性能好坏的重要参数,因此,开发相应的测试系统是从事太阳能电池的研究的重要基本工具。 针对太阳能电池研究中对半导体材料的平带电位、IPCE和电流-电压曲线测量和数据分析的需求,设计相应的测量装置和方法,并在Microsoft Excel环境下,通过使用VBA (Visual Basic Application)工具,对基于GPIB(General Purpose Interface Bus)总线的恒电位仪和单色仪等仪器设备进行编程实现平带电位、IPCE和I-V曲线的自动测量功能,并且集成了数据处理及数据管理功能,对实验结果进行处理分析,极大的提高了测量及数据处理的效率,为用户的频繁使用提供了有力支持。 对于染料敏化太阳能电池,染料的还原过程(2dye++3I-→2dye+I3-)是同时涉及到工作电极(TiO2薄膜电极)和电解质的重要反应过程,染料还原速率的大小会对电池的短路光电流有很大的影响。因此,染料还原速率对电池的机理(尤其对电解质的机理)研究具有重要意义。 染料敏化电池中染料的氧化和还原反应是由一系列复杂的反应所构成。其的氧化和还原速率如何将直接影响该电池的稳定性和电池的转换效率。本文采用对染料氧化还原过程的循环伏安曲线进行计算机模拟,进而与实验曲线拟合的方法,近似的得出染料氧化和还原反应的反应速度常数。并用实验结果验证这一方法的有效性。这样就为优化该电池的性能提供一定的指导依据。 基于对循环伏安曲线的计算机模拟,本论文完成了特定反应体系的循环伏安曲线的拟合,近似的得出了该体系中染料氧化和还原反应的表观反应速度常数,为今后进一步的研究其他体系奠定了一定的基础。 【关键词】：太阳能电池 平带电位 入射单色光子-电子转化效率 电流-电压曲线 染料敏化太阳能电池 反应速度常数
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 中文摘要2-4
• 英文摘要4-8
• 第1 章前言8-27
• 1.1 敏化太阳能电池的基本结构和工作原理10-14
• 1.1.1 敏化太阳能电池的基本结构10-12
• 1.1.2 敏化太阳能电池的工作原理12-14
• 1.2 敏化太阳能电池的发展历史及研究现状14-16
• 1.3 太阳能电池中描述光电性能的重要参数测量16-20
• 1.3.1 半导体薄膜电极的平带电位测量16
• 1.3.2 入射单色光的光电转换效率（IPCE）测量16-17
• 1.3.3 电流－电压关系曲线（I－V 曲线）测量17-20
• 1.4 染料敏化太阳能电池电极表面染料还原速率的研究20-21
• 1.5 本课题的提出和研究路线21-23
• 1.5.1 太阳能电池相关测试软件的设计与开发21
• 1.5.2 染料敏化太阳能电池电极表面染料还原速率的研究21-23
• 参考文献23-27
• 第2 章太阳能电池相关测试系统的设计与开发27-57
• 2.1 仪器设备27-34
• 2.1.1 GPIB 接口总线27-29
• 2.1.2 GPIB 程控测试仪器29-32
• 2.1.3 其它器材32-34
• 2.2 自动测试系统设计34-55
• 2.2.1 NI-488/NI-488.2 通信协议在VBA 环境下的实现34-38
• 2.2.2 可变电势光谱法测定平带电位系统的设计38-42
• 2.2.3 IPCE－λ曲线测试系统的设计42-50
• 2.2.4 I－V 曲线测试系统的设计50-55
• 2.3 工作总结55-56
• 参考文献56-57
• 第3 章计算机模拟循环伏安研究染料还原速率57-88
• 3.1 半积分方法计算循环伏安曲线57-70
• 3.1.1 可逆反应的循环伏安曲线计算57-64
• 3.1.2 不可逆或准可逆反应的计算64-70
• 3.2 模拟循环伏安研究电极表面染料还原速度70-87
• 3.2.1 电极表面为可逆反应70-76
• 3.2.2 电极表面为准可逆或不可逆反应76-82
• 3.2.3 结论82-87
• 参考文献87-88
• 致谢88-89
• 研究生期间发表的文章89-91
• 附录91-93
• 附录一 NI-488.2 常规函数集91-92
• 附录二 NI-488.2 多设备函数集92-93

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

半导体CdS簇合物的制备及性能    张敬波,林原,肖绪瑞

染料敏化纳米薄膜太阳能电池的研究进展    施永明,赵高凌,沈鸽,张溪文,翁文剑,杜丕一,韩高荣

Graetzel型光电化学太阳能电池(PEC)研究进展    钱新明,白玉白,李铁津,汤心颐,吕红辉

L－B膜修饰电极循环伏安行为模拟──（Ⅰ）电荷转移速度常数对循环伏安性能的影响    林原，肖绪瑞

GPIB接口实现及应用    陈星燎,陈金树,陈锋

纳米晶体化学太阳电池的研究    戴松元,王孔嘉,邬钦崇,王瑜

低温制备柔性染料敏化太阳能电池TiO_2薄膜电极    张凤;陶杰;陶海军;董祥;

Au-TiO_2纳米复合膜电极的光电化学性能及其表面形貌    崔晓莉,赵崇军,严曼明,庄继华,江志裕

纳米WO_3薄膜的制备方法及其性质研究    黄荣;

沸石基质中CdS团簇的Raman光谱及量子尺寸效应    王安平,于洪林,姚杰

太阳能电池及材料研究    梁宗存,沈辉,李戬洪

色素增感太阳能电池稳定化研究    张晨宁;胡志强;刘俐宏;

色素增感太阳能电池电解质的研究进展    刘丽红;胡志强;张晨宁;高岩;于仙仙;王一;

不同方法制备的TiO_2薄膜电极光电性能比较    任志宇;辛柏福;史克英;张新;刘佳;王文佳;井立强;付宏刚;

染料敏化纳米薄膜太阳能电池的研究进展    施永明,赵高凌,沈鸽,张溪文,翁文剑,杜丕一,韩高荣

紫外辐射法低温制备柔性TiO_2薄膜电极及其性能研究    侯丽新;田岚;纪雪梅;刘贤豪;

低价太阳电池的研制及未来发展前景    戴松元;徐炜炜;翁坚;肖尚锋;黄阳;陈双宏;胡林华;王孔嘉;

染料敏化纳米二氧化钛薄膜太阳能电池中的电荷复合    张哲;葛伟杰;周保学;蔡俊;蔡伟民;

国内外物化实验教学发展趋势及对物化实验教学改革的探讨    贺德华;麻英;

纳米二氧化钛光阳极材料控制合成及光电化学性能    邵玮

高性能染料敏化太阳能电池的制备与研究    李晓冬

双D-π-A结构芳胺类染料的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究    洪艳平

La_2NiO_4系类钙钛矿薄膜的溶胶-凝胶法制备及氧敏特性的研究    李晓雷

新型3H吲哚荧光菁染料的合成与性能研究    陈秀英

新型发光和光电材料的电化学    席燕燕

纳米二氧化钛及其复合物在生物电化学领域中的应用    许娟

敏化纳晶TiO_2薄膜电极的制备及性能研究    张含平

TiO_2纳米晶材料的气敏及光敏性能研究    邹博

硬脂酸法合成TiO_2纳米晶对染料废水的光催化改性    陈骋

敏化太阳能电池中染料的合成研究    徐丹

多控制功能数字衰减器的研究设计    刘清华

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

咔唑类染料敏化太阳能电池制备研究    王忠原

三苯胺类染料分子的设计合成及其光伏性能研究    张璐

基于ARM9的LXI程控电源的研究与实现    杨宁

基于ARM9的LXI数字多用表的研究与实现    谢胜祥

二氧化钛纳米棒薄膜材料及其太阳电池的溶胶—凝胶制备与光催化活性的研究    那日苏

TiO_2纳米晶薄膜电极的表面修饰和光电化学性质    王纪超

脉冲激光液相沉积制TiO_2纳米薄膜及其光电性能    王国兵

纳米尺度TiO_2聚苯胺多孔膜电极光电化学研究    柳闽生,郝彦忠,乔学斌,杨迈之,蔡生民,李永舫

半导体光催化剂的表面修饰    王传义,刘春艳,沈涛

溶胶－凝胶法制备掺杂二氧化钛薄膜及其光电性能研究    徐灵戈，黎甜楷，王淑琴，徐维并

敏化TiO_2纳米晶太阳能电池    吕笑梅,方靖淮,陆祖宏

TiO_2光催化反应及其在废水处理中的应用    沈伟韧,赵文宽,贺飞,方佑龄

半导体多相光催化应用研究进展    韩兆慧,赵化侨

半导体的表面修饰与其光电化学应用    岳林海,徐铸德

无定形纳米Fe_2O_3微粒的光电化学特性    钱新明,吕红辉,张昕彤,李英顺,白玉白,李铁津,汤心颐

光电池染料敏化的研究进展    敬炳文,张曼华,沈涛

NPC电池高光电转换效率原因探讨    戴松元，王孔嘉，邬钦崇，王瑜

金属铁在自发电池系统中对U~(6+)的还原作用    戴祖源

氧化物型杂质或添加剂对铁氧化物还原动力学的影响    刘建华,张家芸,魏寿昆

冷轧钢板的氧化还原动力学研究    徐秀清;王顺兴;周旭东;

二氧化硫脲在还原染料染色中过还原問題的研究    孙曰圣

氧化锌真空还原基本规律的研究    郭先健;李淑兰;戴永年;

30％TBP(煤油)-硝酸体系中HNO_3及U(Ⅵ)的电解还原动力学    邰德荣;仝继红;刘俊;杨立春;郑绍强;

A301型氨合成催化剂还原动力学的研究    李小年，刘化章，周望岳

待发表文章摘要预报    

高炉型高钛渣中 MnO 还原的物理化学    曲彦平,张义顺,杜鹤桂

铁矿石熔融还原速率的研究    张羡夫,万爱珍,唐国章

Pu(Ⅵ)在模拟地下水中还原行为的研究    魏连生;赵燕菊;孔令琴;林漳基;

新型环境净化材料—半导体光催化氧化物的研制与开发    王辉耀;徐培;王天民;

大蒜白斑病菌毒素对大蒜叶肉细胞质膜H~+-ATPase水解活力及氧化还原系统的影响    郑露;吕茹婧;姜道宏;黄俊斌;Tom Hsiang;

腐殖酸还原Pu(Ⅵ)的动力学研究(英文)    谭建新;陈耀中;林漳基;

流态化铁矿粉防粘机理研究    王建军;李兆丰;

黄腐酸和湖泊微孔水对Fe(Ⅱ)还原Cr(Ⅵ)为Cr(Ⅲ)的影响    Sheela G.Agrawal;Ryan L.Fimmen;Yuping Chin;马丽颖;

自振动凝胶的动力学特性及参数影响分析    王鹏飞;周进雄;李梅娥;徐峰;卢天健;

CO气氛下还原Fe_2O_3过程中铁晶须生长的原位观察    赵志龙;唐惠庆;郭占成;邵剑华;王中磊;陈瑜;

纳米储氧材料Pr_6O_(11)性能的研究    赵晓敏;郑君海;张胤;郭长庆;李文学;任慧平;安胜利;张建旗;

银铜离子复合体系的光催化还原    徐玉欣;李越湘;彭绍琴;吕功煊;李树本;

沉积物甲烷厌氧氧化—从珠江河口至南海    吴自军

N，N-二甲基羟胺在铀钚分离中的应用和计算机程序的开发    何辉

基于生物反应器的城市生活垃圾快速降解与渗滤液原位脱氮特性研究    郝永俊

Leucobacter sp. CRB1菌还原铬（VI）的机理及其在铬渣解毒中的应用    朱文杰

微/纳米级铁矿粉气相还原动力学研究    李秋菊

不同光、温对冷敏感植物黄瓜与耐冷植物Rumex K-1 PSⅠ和PSⅡ光化学活性的影响    王维斌

设施番茄盐毒害及缓解机理研究    何勇

零价铁还原地下水中硝基芳香化合物的效能研究    刘蕾

生物还原耦合化学吸收处理模拟烟气中NO_x的机理及工艺研究    张士汉

钒钛磁铁精矿转底炉多层球还原基础研究    胡途

电化学还原染色工艺及其机理的研究    罗小勤

电极生物膜法同时还原NO_x络合吸收液中的Fe(Ⅱ)EDTA-NO和Fe(Ⅲ)EDTA    糜徐红

氧化镁真空碳热还原反应实验研究    李志华

不同电子供体对水稻土中铁还原的影响    孙丽蓉

海水中铁的光化学研究    赵润德

利用重组菌不对称还原4-氯乙酰乙酸乙酯    李静

钛铁矿固态还原法铁钛分离基础研究    肖春梅

不锈钢粉尘直接还原机理的研究    宋海琛

元素掺杂维氏体的微结构、结构稳定性和宏观性质    李晓飞

水稻土中异化铁还原对Cr（Ⅵ）还原的环境化学效应    李松