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%.     

石墨烯纳米薄片的制备及其作为DSCs对电极的光电性能

采用氧化还原法制备出多层结构的石墨烯纳米薄片（GNs）,分析了还原阶段水浴时间对GNs晶体结构的影响,着重探讨了GNs作为染料敏化太阳电池（DSCs）对电极催化层的光电性能及阻抗特征。结果表明,还原阶段水浴反应时间为24h时制备出的GNs平均层数最薄,平均厚度只有7层,将该反应时间制备出的GNs对电极组装成DSCs后,其短路电流（JSC）及填充因子（FF）明显地比石墨和氧化石墨（GO）对电极组装成DSCs的JSC和FF要高,因此使得其转换效率达到最好,为1.17%,比石墨和氧化石墨（GO）对电极分别增加了0.175%和1.034%。阻抗分析发现,GNs对电极的串阻（Rs）明显的减小,从而使得GNs作为染料敏化太阳电池（DSCs）对电极催化层的光电性能达到最佳。     

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用于I／I3^-还原的纳米铂催化剂

用扫描电子显微镜和交流阻抗技术对热分解法制备的纳米铂催化电极的形貌及催化活性进行了分析，得到了高清晰的电镜照片．制备条件不同，铂催化剂的形貌及其催化活性不同．当热分解温度为390℃，载铂量为6μg／cm^2时，制备的铂催化剂在电极表面呈粒径为8nm左右的纳米粒子状态，电极的催化活性最高，而且表现出较好的化学稳定性．     

磺酸化CNTs在钙钛矿太阳能电池电极中的应用

为解决钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,PSCs)中采用贵金属作为对电极(counter electrode,CE)而导致的成本高昂问题,对碳纳米管(CNTs)进行磺酸化处理,并将磺酸化CNTs(s-CNTs)作为对电极材料应用到PSCs中.利用稳态荧光(PL)、电化学阻抗(EI)等方法对...     

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.     

复合分级结构的锐钛矿TiO2纳米花的合成及其光电性能

半导体氧化物可用于染料敏化太阳能电池光阳极材料。一维纳米结构氧化物比球形纳米粒子具有更高效的电子传输和收集能力。然而,它们受制于因小的比表面积致使低的染料吸附量以及差的电子抽取能力的膜结构。采用一步水热法成功地合成了TiO_2纳米花,该纳米花为锐钛矿相并且是由纳米棒作为基本构成单元的复合分级结构。反应时间可以控制该结构的演化。反应时间对这种结构的TiO_2纳米花对染料分子的吸附能力有较大影响。最高的电池效率(7.29%)是使用70 h反应条件下合成的TiO_2纳米花所获得的。     

SiO2-TiO2复合膜在染料敏化太阳能电池中的应用

文章通过St?ber法合成粒径为300 nm的SiO₂纳米球,将该纳米球以乙醇为溶剂配置成一定浓度的悬浮液,通过旋涂法使其在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells, DSSCs)的光阳极P25上形成一层薄膜,再将形成的P25-SiO₂复合膜放入TiO₂溶胶中浸泡一定时间,使得光阳极上的SiO₂纳米球被TiO₂纳米粒子包裹,形成SiO₂-TiO₂核壳结构薄膜。与没有散射层的DSSCs相比,以该核壳结构薄膜作为DSSCs的光散射层电池的光电转换效率提高了18%。     

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。     

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%.     

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.     

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%.     

Low temperature fabrication of high performance and transparent Pt counter electrodes for use in flexible dye-sensitized solar cells

High performance Pt counter electrode is prepared by using vacuum thermal decomposition at a relatively low (120℃) temperature on a flexible polyethylene naphthalate substrate coated with indium-doped tin oxide for use in flexible dye-sensitized solar cells.The obtained Pt counter electrode shows a good chemical stability,high light transmittance,and high electrocatalytic activity for the I3-/I-redox reaction.The energy conversion efficiency of a flexible dye-sensitized solar cell based on the prepared Pt counter electrode and a TiO 2 /Ti photoanode reaches 5.14% under a simulated solar light irradiation with intensity of 100 mW cm-2.     

TiO<Subscript>2</Subscript>@MgO core-shell film: Fabrication and application to dye-sensitized solar cells

In this study,TiO2@MgO core-shell film was obtained by using a simple chemical bath deposition method to coat a thin MgO film around TiO2 nanoparticles. The core-shell configuration was characterized by X-ray diffractometer (XRD),scanning elec-tron microscopy (SEM),energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX),and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Lattice fringes were observed for the TiO2 particles,and the MgO shell showed an amorphous structure,revealing a clear distinction between the core and shell materials. Applying the core-shell film as photoanode to the dye-sensitized solar cells (DSSCs),it shows a superior performance compared to the pure TiO2 electrode. Under the illumination of simulated sunlight (75 mW-cm-2),the short circuit photocurrent (Jsc),the open circuit photovoltage (Voc),and the fill factor (fF) are 8.80 mA-cm-2,646 mV,and 0.69,respectively,and the conversion efficiency (η) in-creased by 21.8% (from 4.32% to 5.26%) when dipping for opti-mum condition.     

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.     

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.     

A novel method for preparing platinized counter electrode of nanocrystalline dye-sensitized solar cells

The platinized FTO glass counter electrode was prepared by employing techniques of colloid preparation, Langmuir-Blodgett film and serf-assembly. The present electrode had very low platinum loading, high catalytic activity for iodine/triiodide reduction reaction. Compared with the conventional counter electrodes used in nanocrystalline dye-sensitized solar cells, the present electrode had provided a much higher catalytic performance which was attributed to the structure of platinum nanoclusters distributed homogeneously on the electrode.     

A new type quasi-solid state electrolyte for dye-sensitized solar cells

Dye-sensitized nanocrystalline TiO2 thin film solar cells (DSSCs) have attracted worldwide attention be- cause of their high efficiencies and low cost compared with the conventional silicon solar cells. An impressive conversion efficiency exceeding 10% wa…     

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.     

Blue TiO2 polymorph: An efficient material for dye-sensitized solar cells fabricated using a low-temperature sintering process

Recently,surface-disordered or non-stoichiometric TiO_2,such as blue TiO_2(B-TiO_2),has received much attention owing to its unique properties,such as structural disorder near the surface and the existence of Ti~(3+)ions and oxygen vacancies.Therefore,surface-disordered TiO_2has been applied for microwave absorption,photocatalysis,in photoelectrochemical sensors and rechargeable lithium-ion batteries.In this work B-TiO_2,a polymorph consisting of nanoparticles,nanotubes and nanosheets,was successfully synthesized and employed as a semiconductor layer in dye-sensitized solar cells(DSSCs)fabricated using a low-temperature heat treatment process(120°C).Based on the analyses of the experimental results regarding the structure and those from the characterization of B-TiO_2,and its application to DSSCs,it has been found that the B-TiO_2 material has an effect on electron-hole pair separation.The conversion efficiency of the B-TiO_2 DSSC(BTiO_2-DSSC)was 6.18%,whereas that of the TiO_2-P25 DSSC(P25-DSSC)was 3.61%,and that of the TiO_2 polymorph DSSC(PTiO_2-DSSC)which is the precursor of B-TiO_2 was 4.51%.