染料敏化TiO2纳晶太阳能电池研究进展

介绍染料敏化纳米晶 Ti O2 太阳电池的结构及其原理 ,对影响其光电转换效率的关键因素如纳米 Ti O2 膜、敏化染料、电解质做了探讨 .同时 ,对有机太阳能电池进行讨论并提出今后的研究方向 .     

染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极的研究进展

介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构和工作原理,针对目前全世界关于染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极的改性进展进行了综述. 目前,TiO₂薄膜改性手段主要包括:表面处理、离子掺杂、半导体复合、微观有序空间结构、多孔化结构、贵金属沉积等. 改性二氧化钛光阳极是为了减少阳极和染料之间的界面阻抗以提高DSSC的光电转换效率. 最后对DSSC中光阳极改性的发展趋势和应用前景做了期许和展望,提出工程设计微观有序TiO₂光阳极结构、更大程度地开发TiO₂光阳极的制膜工艺、发挥各种手段的优势互补协同作用是未来染料敏化太阳能电池二氧化钛光阳极改性的方向. 对TiO₂光阳极界面之间的电阻和电子传输的机理进行更深层次的研究和探讨对染料敏化太阳能电池的工业化是非常必要的.      

太阳能电池用联吡啶铼光敏染料研究

合成了3种含有羧基的联吡啶铼光敏染料[(2,2′-联吡啶-4,4′-二羧酸乙酯)Re(CO)3(R-吡啶)PF6](R=H,CH3,NH2),对染料的光、电化学性能进行了研究.在吡啶配体上引入供电基团—CH3或—NH2,染料的MLCT(金属-配体间电荷转移)最大吸收波长发生红移、氧化还原电位降低.激光闪光光解研究表明,3种染料激发态衰减速率分别为1.2×107、1.7×107和3.7×108s-1,远小于电子注入的速率(纳米TiO2的为1011～1013s-1),可望实现电子向TiO2导带的传递.引入供电基团后的吡啶配体可能向染料激发态传递电子,加快其衰变,从而减少注入到TiO2中的电子回传给染料激发态的可能,提高光电转换效率.     

染料敏化纳米薄膜太阳能电池的研究进展

染料敏化纳米薄膜太阳能电池（DSSC）是一种新型的太阳能电池。介绍了染料敏化纳米薄膜太阳能电池的结构和工作原理,并对其组成要素如多孔纳米膜、光敏化染料、电解质、对电极等的研究进展进行了简述。同时对染料敏化纳米薄膜太阳能电池的发展进行了展望。     

基于多功能层TiO2薄膜增强染料敏化太阳能电池性能?

利用粒径为20和200nm TiO2在导电玻璃表面制备光阳极的光透明层薄膜、混合层薄膜以及散射层薄膜,通过有效地调整3种薄膜结构进而制备了染料敏化太阳能电池.研究表明,多功能层TiO2膜结构大幅度地提升了光电流,而且电子在多功能层TiO2膜内的界面传输阻抗较低.将3种薄膜有效结合并控制其厚度,可以有效地提高染料敏化太阳能电池的性能,在AM1.5,光强度为100 mW·cm-2的条件下,染料敏化太阳能电池光电转化效率可以提升至5.29%,电流密度达到11.7mA·cm-2.     

二氧化钛纳米管复合薄膜电极制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用强碱水热法合成二氧化钛纳米管,并与二氧化钛纳米颗粒混合作为染料敏化太阳能电池电极材料.当纳米管与纳米颗粒按照1:1摩尔比混合时,经过500℃烧结1h后,转化成锐钛矿晶型;平均孔体积0.30 cm3/g,平均孔径11.42 nm,比表面积为105.58 m2/g;电极对染料的吸附量达到4.85×10-8mol/cm2;电池的短路光电流密度8.70 mA/cm2,开路光电压0.76 V,填充因子0.60,光电转化效率3.96%.     

碱性环境水热法制备TiO2纳米颗粒及其在染料敏化太阳能电池中的应用

通过碱性环境水热法制备了TiO2纳米颗粒,以异丙醇钛作为钛源,四乙基氢氧化铵作为碱性解胶剂.研究了四乙基氢氧化铵的浓度以及水热温度对TiO2纳米颗粒的影响.通过XRD、TEM对合成的TiO2晶粒尺寸、晶相以及形貌进行了表征.实验结果表明,使用四乙基氢氧化铵作为解胶剂,合成的TiO2颗粒由纯锐钛矿相组成,形状呈拉长的截断四方双锥结构.由于解胶的碱性环境,在TiO2的表面形成了富氧表面,使得在TiO2纳米颗粒表面更多的是热动力学稳定性更好的(101)和(001)面.制备的平均粒径大小为14 nm的TiO2纳米颗粒用于染料敏化太阳能电池中作为光阳极.通过电化学阻抗谱(EIS)分析了此种TiO2颗粒的电子传输特性.在AM1.5的模拟太阳光下,使用这种TiO2纳米颗粒作为光阳极的染料敏化太阳能电池获得了超过7％的光电转换效率.     

光阳极结构对染料敏化太阳能电池性能的影响

染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池,通常用钛片做光阳极。用钛网代替钛片制备光阳极可组装成一种新型结构的染料敏化太阳能电池。采用电化学阳极氧化法,在磁力搅拌质量分数025%NH4F+体积分数225%H2O+乙二醇电解液作用下,在钛网和钛片表面制备TiO2纳米管阵列。其中,一组阳极氧化后的试样在具有微米颗粒的溶液中超声震荡。将制得的试样做光阳极组装染料敏化太阳能电池,并测试电池性能。用扫描电镜观察TiO2纳米管阵列。研究结果表明:阳极氧化所制备的TiO2纳米管阵列表面有覆盖层,超声处理可移去覆盖层,试样表面露出高度有序的纳米管阵列便于N719染料的灌入,而有效地提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率。钛网光阳极组装的染料敏化太阳能电池比相同条件下钛片组装的电池,光电转换效率提高了74倍。     

新型锚定基团对D-π-A型染料敏化太阳能电池性能的影响：基于DFT计算

以三苯胺作为电子供体基团、苯乙烯作为共轭π桥和氰基丙烯酸作为电子受体所连接而成的染料分子模型作为实验数据基础,通过高斯09软件进行了对"A"结构即锚定基团的模拟。通过设计出的三个含有不同基团的染料分子模型,然后通过数据计算进行对比,得出了一个理论转化效率最高的染料分子模型。     

TiO_2纳米管的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

以氟化铵的乙二醇溶液为电解液,采用电化学阳极氧化法在钛片表面构筑了一层结构有序、纳米级的TiO_2纳米管阵列膜层,应用扫描电子显微镜(SEM)对膜层的形貌进行了表征,利用X射线衍射(XRD)研究了样品的晶相、结构,并分析了阳极氧化电压对TiO_2纳米管尺寸和结构的影响。结果表明:阳极氧化电压对TiO_2纳米管阵列的结构起到关键的作用,随着纳米管的管径和长度的增加,表面积增大。研究了TiO_2纳米管阵列膜层结构对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响。结果表明:二氧化钛纳米管阵列薄膜的管径对电池的效率有显著影响,当管径越大时,填充因子变大,DSSC的开路电压降低,而短路电流变大,光电转换效率也随之提高。     

染料敏化太阳能电池的研究

采用N719作为染料,并对比采用I2、KI及分别添加叔丁基吡啶（TBP）,1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘盐（DMPⅡ）和Guanidine Thiocyanate（GUSCN）作为电解质,采用AB胶及光固化无影胶进行封装,以太阳光模拟器作为光源用电化学工作站测曲线数据,找出提高光电转换效率的条件。利用电化学工作站测试添加三种不同电解质的电池效率可知,添加TBP或是添加DMPⅡ和GUSCN的效率都比只含I2和KI的效率高,分别相对高6.75和50.28,且添加DMPⅡ和GUSCN后的效率比添加TBP的效率相对高40.77。封装方面根据染料敏化纳米晶太阳能电池的密封要求,当采用无影胶进行封装,密封性能、耐溶剂性较好,可能满足生产要求。     

染料敏华太阳能电池的研究进展与趋势

对染料敏化太阳能电池（DSC）的结构原理进行了详细的概述．着重对DSC中的纳米半导体薄膜材料、敏化剂、电解质、对电极等几个方面的现状与发展趋势进行了评述,并对DSC遇到的挑战与应用前景进行了展望．     

染料敏化太阳电池及其光阳极研究

染料敏化太阳电池因其安全无毒、制作工艺简单、成本低廉等优势,在研究和开发方面得到广泛关注和重视。该文介绍了染料敏化太阳电池及其光阳极研究进展。指出了染料敏化太阳电池光阳极新材料和结构改进努力的方向。     

纳米晶TiO_2在染料敏化太阳电池中的应用

以P25为原料,采用水热法制得以菱形为主、直径为10～15nm、比表面积达112m2/g的纳米晶TiO2.用该纳米晶TiO2制膜,并与用P25粉制成的膜进行对比,通过扫描电子显微镜、氮气吸附装置等对两种膜进行分析和表征.结果表明:纳米晶TiO2制成的膜颗粒小、分布均匀,BET比表面积是P25膜的两倍,膜厚相同时染料吸附量是P25膜的两倍多.将纳米晶TiO2膜与P25膜用于染料敏化太阳能电池上,分析染料敏化太阳能电池的光电特性,结果表明,用纳米晶TiO2组成的染料敏化太阳能电池具有高的光电流密度和转换效率.     

染料敏化太阳能电池的内部阻抗分析

为了进一步研究染料敏化太阳能电池的性能与内部阻抗的关系，应用电化学阻抗谱来研究电池内部电子转移过程的阻抗特性．结合适当的等效电路和理论模型对电池的阻抗谱图进行分析，结果表明，电池的内部阻抗主要来自至少3个方面：高频区域为铂和电解质界面的阻抗；中频区域为电子在二氧化钛薄膜中的传输和复合阻抗；低频区域为电解质内部的扩散阻抗．其中电子在二氧化钛薄膜中的传输和复合阻抗是影响染料敏化太阳能电池内部阻抗的主要方面，电解质的扩散对电池内部阻抗的影响较小．     

Novelionic Polymer Electrolytes for Dye Sensitized Solar Cell

In recent years, dye-sensitized solar cells（DSC） based on nanocrystalline porous TiO2 films have attracted much attention because of their relatively higher efficiency and low cost compared with conventional inorganic photovoltaic devices. This type of solar cell has achieved an impressive photo-to-energy conversion efficiency of over 10% where the electrolyte is volatile organic liquid solvents containing I^-/I3^- as redox couple. Because of high volatilities, solvent losses occur during long-term operations, resulting in lowered DSC performances. And leakage of liquid electrolyte also limits the durability of DSC.     

利用高压釜合成烷基咪唑碘及在太阳电池中的应用

利用高压釜在无溶剂的条件下合成了离子液体1-甲基-3-丙基咪唑碘、1-甲基-3-己基咪唑碘.结果表明利用高压釜来提高反应温度,使1-甲基咪唑和碘代烷烃按化学计量比进行反应,产率近100%.该方法所得产品纯度高,操作简单无污染,实现了离子液体的绿色合成.另外,将这两种离子液体配制成电解质并组装成染料敏化太阳电池,测量了其光伏性能参数.     

无缺陷纳米晶TiO2用于染料敏化太阳电池

以P25为原料,采用水热法制备出以菱形为主的具有完整结构的无缺陷纳米晶TiO2并用于染料敏化太阳电池上。纳米晶直径为12nm左右,比表面积达到112 m2/g。与用P25制成的膜相比,用纳米晶制成的介孔膜能吸附更多的染料和具有更好的光捕获效率。用纳米晶组成的染料敏化太阳电池具有高的光电流密度和转换效率。