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．     

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.     

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。     

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。     

ZnO纳米线的控制生长及在染料敏化太阳能电池中的应用

利用旋涂法在FTO导电玻璃板上制备一层ZnO籽晶,再经水热生长,得到杂乱的和规整的ZnO纳米线;重复该过程,制备得到带分枝结构的ZnO纳米线。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计和光电转换测试系统等手段,研究了水热生长条件对ZnO形态和晶体结构的影响,以及它们对染料吸附率和光电转换效率的影响。结果表明:在生长液中添加聚乙烯亚胺有利于ZnO籽晶择优取向单向生长;原位生长形成的ZnO纳米线均为纤锌矿结构,结晶性良好;影响带分支结构ZnO纳米线制备的关键因素为悬挂籽晶次数和晶化热处理升温速率。解吸附和光电性能测试结果表明,相对于初始的ZnO纳米线,带分枝结构的ZnO纳米线具有更高的染料吸附率和太阳能转换效率。     

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%.     

三元氧化物基的染料敏化太阳能电池

采用简单的水热法合成粒径均一的三元氧化物锡酸锌纳米晶,并将其用作染料敏化太阳能电池的光阳极材料,首次以有机染料D131为敏化剂在标准光照条件下(光强为100 mW/cm2, AM 1.5)研究其光电性能,并与N719敏化剂作比较,结果显示以有机染料D131为敏化剂的电池光电性能较N719好,其光电转化效率达到2.18%. 进一步,研究了电解质中四-叔丁基吡啶(TBP)浓度对电池的光电性能的影响,在锡酸锌纳米晶为电极的电池中,TBP起抑制作用,这与已报道的TBP浓度对TiO2电极电池的影响不同.     

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。     

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.     

新一代固态纳晶染料敏化太阳能电池电解质研究进展

简要介绍了纳晶染料敏化太阳能电池的结构及工作原理. 根据电解质的形态不同，将其分为液态电解质太阳能电池、准固态电解质太阳能电池和固态电解质太阳能电池. 着重对纳晶染料敏化太阳能电池准固态和固态电解质的研究进展进行了综述，同时总结了作者所在实验室在这方面所做的工作.     

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.     

LabVIEW在染料敏化太阳电池测试系统中的应用

该试验从染料敏化太阳电池的测试原理和所需要的测试方案出发,结合测试系统对软件系统的需求,并基于LabVIEW具有使用方便,易于扩展,能够实现模块化、实时性、多任务等方面的优点,选用LabVIEW为测试系统软件的程序设计语言,几年来的实验结果表明,此测试系统符合染料敏化太阳电池测试和实时监测的要求.     

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。     

TiO2纳米线的制备及在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

采用水热法制备锐钛矿TiO2纳米线(TNWs),用X射线衍射和扫描电子显微镜对TNWs的形貌及其成分进行表征.将制备好的TNWs与TiO2混合,以乙醇、水作为分散剂制备稳定均一的TiO2胶体.采用刮涂法在ITO/PEN衬底上低温制备了柔性光阳极和染料敏化太阳能电池(DSSC),对其进行形貌及光电性能等表征和测试,分析TNWs的量对电池性能的影响.结果表明,加入TNWs可达到增加电子传导从而提高电池效率的目的.经优化发现,掺入质量分数为5.0%的TNWs时,电池的性能最好,所组装的柔性DSSC在100mW/cm2模拟太阳光照下,光电转换效率达2.59%.     

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.