染料敏化太阳能电池的研究进展

染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池,由于其制作工艺简单,制造成本低廉,有着广泛的应用前景,是太阳能电池的重要发展方向.其中,染料敏化剂是太阳能电池的重要组成部分,已成为研究的热点.介绍染料敏化太阳电池的组成结构和工作原理,详细综述近年来发展起来的多吡啶钌配合物、锌卟啉和锌酞菁类金属配合物,以及香豆素类、三苯胺类、芴类、吲哚类、咔唑类等纯有机染料的结构与光电转换效率的关系,并对未来的发展趋势和前景进行展望.     

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。     

高原型玫瑰花染料敏化太阳能电池的研究

文中采用酸、碱及中性溶液从高原型玫瑰花中提取色素制成染料敏化太阳能电池所需的染料。通过对提取出的高原型玫瑰花染料用于敏化太阳能电池后进行光电性能测试和量子效率测试,得到在一定的条件下提取的高原型玫瑰花染料用于敏化太阳能电池获得0.26%的光电转换效率。     

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.      

染料敏化太阳能电池的研究型实验教学初探

研究型教学是一种新的教学理念,是高等教育新一轮教学改革的重要方向。实验教学是研究型教学的重要载体。开展研究型实验教学,可以多层次、全方位培养学生的创新意识、实践能力和科研能力。对于染料敏化太阳能电池的研究型实验,学生在完成的过程中,通过文献查阅,尝试独立进行实验准备和设计,综合运用多项实验技术和表征手段,得到不同性能的产品,自己进行评价和提出改进方法,并且以科学论文的形式撰写实验报告,引发学生的科学研究兴趣,对培养学生的创新意识和实践能力具有重大意义。     

大面积锌基染料敏化太阳能电池的制备与光伏性能研究

使用丝网印刷法制备了阳极膜厚为22.5μm的大面积ZnO染料敏化太阳能电池（ZnO-DSC）,活性面积18.24cm2。在ZnO浆料中添加乙酸可以提高阳极薄膜的染料吸附量,添加乙酸后染料吸附量由1.867×10-7mol/cm2增至2.832×10-7mol/cm2。在ZnO薄膜表面引入超薄TiO2保护层提高了ZnO薄膜与导电玻璃基底的粘接力。将上述两种方法同时应用于制备ZnO-DSC,光伏性能测试结果表明,制得的DSC短路电流和开路电压分别提高至11.95mA/cm2和0.69V,电池的光电转化效率由未经任何处理时的2.56%提高到3.47%。     

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．     

纳米Zn2SnO4的水热合成及电化学性能

以SnCl4·5H2O,ZnCl2和N2H4·H2O为原料,用水热法制备Zn2SnO4纳米粉体.利用XRD,TEM和循环伏安等测试手段研究Zn2SnO4材料的结构、形貌及电化学性能.结果表明,当原料配比n(Zn)∶n(Sn)∶n(N2H4.H2O)=2∶1∶8时,180℃下水热合成24 h,得到晶型发育良好的纯相Zn2SnO4纳米材料.其首次放电和充电容量分别为1 634和709.7 mA.h/g,循环30次之后放电容量为483.7 mA.h/g,表现出较好的电化学性能.     

在电子传输层中掺杂二氧化钛纳米粒子来提高反式钙钛矿太阳电池的效率

基于CH3NH3PbX3 (X=Cl, Br, or I)材料的钙钛矿太阳电池由于其简单的制作工艺和较高的光电转化效率在近年来吸引了大量的研究。该文报道了在电子传输层（PCBM层）中掺杂二氧化钛纳米粒子从而提高了反式结构钙钛矿太阳电池的性能。通过掺杂二氧化钛纳米粒子,使电子传输层的能级和钙钛矿层的能级更加匹配,从而改善了电子的传输和收集并抑制了正负电荷复合,提高了钙钛矿太阳电池的短路电流密度和填充因子。光电转化效率从原来的12.1%提高到了13.5%。我们的结果表明,在PCBM层掺杂二氧化钛纳米粒子是一种简单有效的提高钙钛矿太阳电池的性能的方法。     

CuInSe2薄膜太阳电池

ＣｕＩｎＳｅ２是极具潜力的太阳电池新材料,其能量转换效率、使用寿命和抗辐射性能力是当今复晶及非晶薄膜太阳电池研究中的最高纪录。本文从材料科学的观点来介绍ＣｕＩｎＳｅ２薄膜的特性及制作过程并提及其材料品质可改善的程度。这方面的了解将有助于我国对于高效率薄膜太阳电池的研究。     

CIS／CdS太阳电池的研制

用蒸发硒化方法制作ＣｕＩｎＳｅ２（ＣＩＳ）膜，进而制成ＣＩＳ／ＣｄＳ太阳电池，转换效率达到７．６２％，文章对制作工艺、电池性能以及显著的退火效应进行了研究。     

由电泳沉积ZIF-67薄膜制备高效染料敏化太阳能电池对电极

为了提高碳化ZIF-67薄膜制备的染料敏化太阳能对电极的光电性能,本研究通过碳化电泳沉积ZIF-67薄膜得到多孔碳电极,并进一步在多孔碳电极热分解氯铂酸得到负载铂的多孔碳复合电极。通过光电流-电压曲线、电化学阻抗谱和强度调制光电流谱等的测试,对比单独在FTO导电玻璃基底热分解氯铂酸得到的铂电极和单独碳化电泳沉积ZIF-67薄膜得到的多孔碳电极,研究了负载铂的多孔碳复合电极作为染料敏化太阳能电池对电极的光电性能。与其它两种对电极相比,以负载铂的多孔碳复合电极为对电极的染料敏化太阳能电池光电转换效率最高,因碳化ZIF-67薄膜的多孔电极具有较大的比表面积,能负载足够量的铂,从而提供更多的催化位点,具有更好的催化性能,从而使染料敏化太阳能电池的光电转换效率得到显著提升。     

Zn2SiO4：Mn的水热法制备

利用简易水热法原位合成制备Zn2SiO4:Mn绿色荧光体,主要原料为TEOS(Tetraethyl orthosilicate),Zn(CH3COO)2·2H2O,Mn(CH3COO)2·4H2O.通过控制反应条件,合成出了具有空心和微米花状结构的硅酸锌掺锰,利用XRD,TEM,SEM和荧光光谱仪对其进行表征,并对其反应机理进行解释.     

水热合成SnO2 纳米粒子及其电化学性能研究

通过用简单的水热法制备出纯度高的SnO2 纳米粒子. 运用XRD、SEM、TEM等手段对合成产物的结构、形貌和晶相进行了表征,并对SnO2 纳米粒子为负极材料的锂电池性能的进行研究.