TiO_2纳米管制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用强碱水热法由钛粉和NaOH溶液水热反应合成二氧化钛纳米管,并用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线电子衍射(XRD)等表征手段对反应产物进行表征,该方法制备的二氧化钛纳米管长度为200～300 nm,管径为20～25 nm.采用丝网印刷技术将二氧化钛纳米管粉末印制在掺杂氟的SnO2导电玻璃(FTO)上,并进行热处理.随后,将印制了薄膜的FTO导电玻璃浸泡在染料中,浸泡一段时间后,将其与导电面涂了铂的FTO导电玻璃组装成染料敏化太阳能电池,并对电池性能进行测试.在模拟太阳光照射下,该电池的填充因子为0.43,短路电流为0.48 mA,断路电压为0.35 V,光电转换效率为0.07%.     

染料敏化太阳能电池中多孔电极制备及性能

将喷涂法应用于制备染料敏化太阳能电池光阳极,具有浆料制备简单、易操作、成本低廉等优势.本文以钛酸丁酯和P25为原料配制浆料,采用喷涂法制备二氧化钛薄膜,选择乙二醇作为造孔剂,探索了乙二醇的最佳加入量.通过对电池I-V曲线,二氧化钛薄膜表面粗糙度、染料吸附量和漫反射谱,以及光阳极的扫描电镜照片和交流阻抗图谱的分析,得到如下结果:当乙二醇与钛酸丁酯的体积比为1∶1时,二氧化钛薄膜的粗糙度最大,即孔隙率和比表面积最大,因此染料吸附量达到1.47×10-7mol·cm-2,电池性能最好,其中开路电压为0.69 V,短路电流为13.0 m A·cm-2,光电转化效率达到5.38%,比不加造孔剂时增加了将近1倍,此时电子的扩散转移电阻也最小.     

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。     

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.     

全固态染料敏化纳米二氧化钛／铜酞菁复合太阳能电池

利用铜酞菁空穴传输材料制备了全固态染料敏化纳米TiO2太阳能电池。研究了铜酞菁厚度对电池性能的影响，结构优化后，得到的性能参数，开路电压约为618mV，短路电流约为0．24mA／cm^2(氙灯照射，光强约为80mW／cm^2)，注入因子为54．5％，总光电转换效率为0．1％。对铜酞菁层进行碘掺杂后，电池的短路电流得到了提高，而开路电压有所下降。电池暗反应研究表明，电流的升高是由于碘掺杂导致载流子浓度增大，载流子输运能力增强，电压的下降则是由于碘的掺人削弱了电池的整流特性。     

大面积染料敏化太阳能电池的结构组件设计与性能测试

介绍了大面积染料敏化太阳能电池（DSC）的制备和设计思路,探讨了电阻对大面积染料敏化太阳电池光伏特性的影响,给出了解决这一问题的途径,并进行了内部串联（DSC）与内部并联（DSC）两种组件的性能测试。     

染料敏化太阳能电池光阳极及其敏化

染料敏化太阳能电池是近十几年来发展起来的新型的高效率、低成本的光电池.起负载敏化剂以及收集和传输电子作用的光阳极是关系到该电池性能的重要部件,且其敏化的效果是整个光电池光电转换效率的关键.本文介绍染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的基本结构和工作原理,从原理上指出了光阳极提高和改进的目标所在.综述了作为光阳极的纳米晶TiO2薄膜的分类及常用的制备方法和敏化方法.在制备技术方面,指出丝网印刷技术由于其大面积制备的可操作性,是实现未来工业化的手段,但它依然需要改进和优化:在染料敏化上,寻找低成本、高性能的敏化剂将是今后研究的重点.通过光敏化,获得具有好的光收集效率、快速的电荷传输以及优越的抑制电荷复合性能的多孔膜,将是未来染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池光阳极研究的方向.     

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.      

全固态染料敏化纳米二氧化钛/铜酞菁复合太阳能电池

利用铜酞菁空穴传输材料制备了全固态染料敏化纳米TiO2太阳能电池.研究了铜酞菁厚度对电池性能的影响,结构优化后,得到的性能参数,开路电压约为618 mV,短路电流约为0.24 mA/cm2(氙灯照射,光强约为80 mW/cm2),注入因子为54.5%,总光电转换效率为0.1%.对铜酞菁层进行碘掺杂后,电池的短路电流得到了提高,而开路电压有所下降.电池暗反应研究表明,电流的升高是由于碘掺杂导致载流子浓度增大,载流子输运能力增强,电压的下降则是由于碘的掺入削弱了电池的整流特性.     

染料敏化太阳能电池光阳极及其敏化研究进展

染料敏化太阳能电池是近十几年来发展起来的新型的高效率、低成本的光电池。起负载敏化剂以及收集和传输电子作用的光阳极是关系到该电池性能的重要部件,且其敏化的效果是整个光电池光电转换效率的关键。本文介绍染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的基本结构和工作原理,从原理上指出了光阳极提高和改进的目标所在。综述了作为光阳极的纳米晶TiO2薄膜的分类及常用的制备方法和敏化方法。在制备技术方面,指出丝网印刷技术由于其大面积制备的可操作性,是实现未来工业化的手段,但它依然需要改进和优化;在染料敏化上,寻找低成本、高性能的敏化剂将是今后研究的重点。通过光敏化。获得具有好的光收集效率、快速的电荷传输以及优越的抑制电荷复合性能的多孔膜,将是未来染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池光阳极研究的方向。     

敏化太阳能电池中石墨对电极制备与性能

纳米材料具有特殊的物理化学性能,发展迅速,具有催化功能的纳米石墨材料更是在电催化领域应用广泛。文中以纳米石墨为原料,采用球磨、匀浆、超声-旋转等方法制备廉价的石墨材料替代铂作为敏化太阳能电池(DSC)的对电极,并将其组装成电池进行光电性能测试,探讨了不同制备方法对纳米石墨形貌与光电性能的影响,实验结果表明:用超声-旋转法制备的石墨材料组装的电池性能最佳,与铂对电极组装的电池相比较,在一个标准太阳光下的光电转换效率达到铂对电极DSC的80.3%.     

Preparation of photoanode and its application to flexible dye-sensitized solar cells

A TiO2 slurry was prepared by hydrothermal treating mixture of commercial TiO2 (P25),ethanol and distilled water in an autoclave.A flexible photoanode and dye-sensitized solar cell (DSSC) was fabricated on an ITO-coated poly (ethylene naphthalate) sheet (ITO/PEN) substrate by a doctor-blade technique.The sample was characterized with SEM,UV-vis,FTIR,and the photoelectric properties of the DSSC were measured.The influence of preparation conditions on the properties of the flexible DSSC was investigated.It is...     

TiO_2介孔球的形貌控制及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究

本文通过简单溶胶-凝胶和溶剂热后处理反应,以价格低廉、相对环保正己胺作结构向剂合成尺寸分均匀、孔径为18.9nm、比表面积为89.76m2g-1锐钛矿相TiO2介孔球.通过使用不同烷基碳链长度有胺作为结构向剂合成介孔球研究表明：较长烷碳链,有利于形成质量较高的TiO2介孔球;但是,只有当有胺烷碳链长度适中时,能获形貌最佳TiO2介孔球.改变水与钛源摩尔比可实现TiO2介孔球直径在300-1400nm间有效调节.延长反应时间,球表面越来越光滑,直径逐渐增加,最后可达近1400nm.选用正己胺为结构向剂、添加水、反应18h并经溶剂热后处理TiO2介孔球作为染料敏化太能电池光极料,吸附N719染料后敏化太能电池光电转化效率达5.56%,与相同条件下用P25作光极料效率（5.27%）相比提高5.5%,初步显示了TiO2介孔球在太能利用领域中应用潜力.     

Electrolytes in solid-state dye-sensitized nanocrystalline solar cells

In this paper, the structure and operating principle of the dye-sensitized nanocrystalline solar cells (DSSC) are discussed. The electrolytes can be divided into three types: liquid electrolyte, quasi-solid electrolyte and solid electrolyte. Based on the relevant study of our group, we summarized mainly the research progress of the quasi-solid electrolyte and solid electrolyte in solid-state DSSC.     

染料敏化太阳能电池过渡金属氮化物对电极研究进展

对电极作为染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells, DSSCs)的核心部分之一,其材料的价格、性能和制备方法直接影响DSSCs的发展和应用.DSSCs常用Pt对电极价格昂贵,因此寻找低成本高性能的催化材料代替Pt对电极是降低DSSCs成本的有效途径之一.过渡金属氮化物的电子结构与Pt相似,具有高的催化活性和耐腐蚀性,价格低廉,使其具有广阔的应用前景.文章综述了利用载体与过渡金属氮化物的协同作用或将过渡金属氮化物制备成独特的纳米结构(纳米管和高度有序的阵列等)来解决过渡金属氮化物易团聚和大规模的物质运输受限制等问题.最后提出,开发双组元或多组元过渡金属氮化物和柔性过渡金属氮化物对电极可以作为未来发展方向.     

High conversion efficiency of pristine TiO<Subscript>2</Subscript> nanotube arrays based dye-sensitized solar cells

We prepared highly-ordered titanium dioxide nanotube arrays (TNAs) by anodizing Ti foils in F-containing electrolytes.The crystalline nature and morphology of the TNAs were studied using X-ray diffraction patterns and scanning electron microscopy.We found the morphology of TNAs affects the light-to-electricity conversion efficiency (η) of dye-sensitized solar cells (DSSCs).The efficiency of DSSCs reached 5.95% under the condition of light illuminated from the counter electrode.The high efficiency of TNA-based DSSCs was attributed to the neat top surface of TNAs,which allows more dye molecule loading on the surface of the TiO 2 nanotubes,and fewer electron recombination centers and a low interface resistance of integrated TNAs.     

铁掺杂TiO2纳米管阵列的制备及可见光光催化性能

以硝酸铁为铁源,采用阳极氧化法一步合成Fe3+掺杂的TiO2纳米管阵列.用扫描电镜(SEM)、X-射线能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-VIS)等测试方法对催化剂进行表征,并通过可见光光催化降解甲基橙溶液,测定其光催化活性.结果表明:高度致密,规整有序的纳米管阵列垂直生长在钛基底表...     

溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米晶及其在染料敏化太阳电池中的应用

用溶胶-凝胶法制备了二氧化钛纳米晶,采用热重-差热(TG-DSC)、X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等手段研究了保温时间对纳米晶的晶体结构和平均粒径的影响.结果表明:经430℃热处理得到的二氧化钛纳米晶主要表现为锐钛矿结构;随着保温时间从1h延长至3h,纳米晶的平均粒径从13.7nm增大到43.7nm.以所制二氧化钛纳米晶为光阳极材料组装了染料敏化太阳电池,并对其光电性能进行了研究,结果显示:粒径为25.4nm的二氧化钛纳米晶太阳电池表现出最佳的光电转化效率,其值为4.62%.     

染料敏化太阳能电池碳对电极研究进展

综述了染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSC)结构和对电极作用以及近年来染料敏化太阳能电池对电极材料种类及研究进展.重点介绍了染料敏化太阳能电池碳对电极研究进展,包括碳材料性能,碳材料对电极制作工艺和各种性能参数,以及碳对电极与其他材料对电极相比优缺点.最后提出,由于碳对电极导电性能和催化性能良好,光电效率相对较高,且价格低廉,碳材料制备对电极具有广阔发展前景,已成为目前染料敏化太阳能电池重要研究方向.