天然染料敏化太阳能电池的研究进展

简单回顾了染料敏化太阳能电池的发展以及目前存在的弊端,分析了天然染料作为染料敏化太阳能电池敏化剂的优、缺点及发展潜力。按所用天然染料种类的不同,详细综述了近年来天然染料敏化太阳能电池的国内外研究进展,进而合理分析和预测了天然染料敏化太阳能电池的发展趋势及实用化必须解决的关键问题。

天然染料敏化太阳能电池性能模拟研究

基于电子传输的扩散理论建立了染料敏化太阳能电池(DSSC)的连续性方程,并在扩散方程的基础上,将单一天然染料及混合天然染料的吸收光谱参数引入连续性方程中,对模拟得到的天然染料的伏安特性曲线进行分析与评价,得到了高效率的天然染料及最优天然染料组合。本研究对天然染料敏化太阳能电池的应用与技术发展具有一定的指导意义。

天然染料敏化太阳能电池的制备——一个大学化学综合性实验

介绍一个研究探索型的大学化学综合性实验——天然染料敏化太阳能电池的制备。内容包括天然染料的提取,天然染料及其敏化的光阳极的紫外-可见吸收光谱的测试,染料敏化太阳能电池的制备以及光电性能测试等。通过本实验的实践,可以让学生更好地掌握相关专业知识,提高实验操作技能和专业素质,激发学生对科学研究的兴趣,培养科研探究能力。

天然染料敏化太阳能电池研究

通过一种莓叶委陵菜(Potentilla fragarioides)提取的植物色素作为材料制作天然敏化电池(DSSCs)。基于染料在紫外-可见光(UV-1900)下测得的吸收光谱与在DSSCs中的光电性能染料敏化太阳能电池(DSSC)的开路电压(Uoc)、短路电流(Isc)以及光电转化效率(η)的影响。基于染料在DSSCs中的光电化学性能表明,莓叶委陵菜的开路电压(VOC)0.60 V,短路光电流密度(JSC)0.81m A cm^(-2)和光电转化效率(η)0.59%。

花青素和叶绿素共敏化染料在高原天然染料敏化太阳能电池中的应用

分别从黑枸杞和菠菜叶中提取出花青素和叶绿素,并利用花青素、叶绿素及两者共敏化的染料作为敏化剂组装高原天然染料敏化太阳能电池.通过紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)对天然染料进行光谱性能测试.循环伏安曲线(CV)和电化学阻抗谱(EIS)测试电化学性能.结果表明,花青素和叶绿素共敏化后拓宽了光谱吸收波长范围,并具有更快的电子注入速率,减少了电子的复合.在AM 1.5G太阳光模拟下,测试其光电性能,发现它的光电转换效率比单独的花青素和叶绿素染料分别提高了12%和22%.

超声喷镀在天然染料敏化太阳能电池中的应用

山竹皮提取液中含有花青素,在可见光区域对太阳光有较强的吸收。通过超声波萃取法从山竹皮中提取染料,采用超声喷镀法代替传统浸泡法将提取的染料喷镀到二氧化钛薄膜上,并组装染料敏化太阳能电池,测试电池的光电性能。结果表明,超声喷镀法制备的染料敏化太阳能电池的性能优于浸泡法,且随着喷镀次数从15次递增到35次,电池的光电转换效率逐渐提高,并在超声喷镀35次时达到最高(1.07%)。

含长共轭烯烃结构的天然染料敏化太阳能电池的制备与性能研究

文章选择含长共轭烯烃结构天然染料藏花素、虾青素、番茄红素和β-胡萝卜素用于染料敏化太阳能电池(DSSC)的制备,研究了这些天然染料的分子结构与DSSC性能的关系。研究结果表明,含有极性基团(如-OH等)的天然染料(如虾青素和藏花素)制备的DSSC具有较好的光电转换效率,极性基团是天然染料分子吸附于二氧化钛表面并应用于DSSC制备的必要条件。利用藏花素制备的单个电池器件的开路电压为0.548 V,光电转换效率为0.32%,这在天然染料DSSC器件中,性能是比较高的。

沿温度梯度热解钒多酸制备染料敏化太阳能电池V_(2)O_(3)@C对电极催化剂

以钒多酸为V源,乙二醇为C源,采用溶剂热法制备前驱体,沿温度梯度500,600,700,800,900℃热解前驱体,得到5种不同组成和形貌的V_(2)O_(3)@C复合材料,并分别将其作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极.结果显示,700℃下所制备的V_(2)O_(3)@C复合材料电催化性能最优,能量转换效率(PCE)最高,为5.57%.这归因于V_(2)O_(3)和C之间的协同作用增强了催化剂的导电性,增大了材料的比表面积而产生大量的催化活性位点.

单一天然染料制备染料敏化太阳能电池

目的研究天然染料敏化太阳能电池的光电性能并降低其生产成本,提高染料敏化太阳能电池的制作效率.方法采用一种有效的天然染料的提取与纯化方法,从不同种类的植物中提取了十一种天然染料,包括蔬菜、水果、茶叶等,组装成天然染料敏化太阳能电池,并检测其光电性能,最后对各个天然染料敏化太阳能电池的光电性能进行分析.本实验还采用了静电喷镀的技术,将染料喷镀到工作电极上,并将采用静电喷镀技术得到的结果与传统浸泡的方法相比较.结果采用蓝莓制备的染料作为光敏剂敏化的太阳能电池在所研究的十一种染料中表现出最好的光电性能,其光电转化效率达到1.11%.结论这种静电喷镀技术不仅提高了染料敏化太阳能电池的制作效率,从检测结果看,染料的吸光度也大大提高,为染料敏化太阳能电池光电转化效率的提高以及未来染料敏化太阳能电池的商业化发展奠定了基础.

染料敏化太阳能电池天然染料制备及性能分析

染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的染料可以使光阳极在可见光区具有很好的光吸收能力,从而提高DSSCs的效率.本文利用含有天然色素的植物组织,建立了适用于DSSCs的高效而简单的天然染料制备方案,主要包括植物组织处理、色素提取和染料制备等.其中植物色素的提取部分分别比较了超声、搅拌和浸泡等3种提取方式的差异,最终确定了超声法提取的天然色素具有最佳的提取效果.从23种天然植物组织制备天然染料,通过对其吸收光谱的测定,比较得出吸光性较好的是绿色系、紫色系和红色系的天然染料;通过吸收峰的位置得到其主要成分为类胡萝卜素、花青素和叶绿素a;并且根据吸收峰处吸光度值的大小,初步确定吸光性较好的菠菜、油菜、桑葚、紫甘蓝、山竹果皮、火龙果皮、洛神花适合做DSSCs染料敏化剂的提取.

染料敏化太阳能电池中花青素与β-胡萝卜素天然染料共敏化的研究

从高原格桑花和胡萝卜中提取天然染料花青素和β-胡萝卜素作为敏化剂,并组装染料敏化太阳能电池(DSC)。研究了提取的天然染料的光吸收性能、主要成分和共敏化方式,讨论了花青素和β-胡萝卜素的共敏化形式、比例、浓度和时间对DSC光电性能的影响。研究发现,花青素和β-胡萝卜素混合敏化时表现出明显的共敏化作用,而分层敏化时则共敏效果不明显。当花青素含量逐渐降低时,共敏化电池的短路电流和光电转换效率表现出先增大后减小的趋势,且共敏化的最佳体积比为1∶1,同时发现共敏化时间比通常少很多,最佳敏化时间为15min。最佳共敏化条件下组装的DSC的短路电流密度为0.725 m A/cm2,光电转换效率为0.267%,相比于花青素和β-胡萝卜素单独敏化时组装的DSC,短路电流分别提高了60%和505%,光电转换效率分别提高了51%和480%,这主要得益于共敏化后拓宽的光谱吸收范围。

用海娜花天然染料为敏化剂制备纳米TiO_2太阳能电池

以无水乙醇为溶剂,从海娜花中提取天然染料,用其作为敏化剂制备了纳米TiO2太阳能电池。采用高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)对天然染料组成进行分析,用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对不同pH值下的海娜花染料进行测试,并对其敏化的纳米TiO2太阳电池进行光电性能分析。结果表明:海娜花天然染料主要成分为指甲花醌、木犀草素,次要成分为类胡萝卜素、叶绿素a及芹菜素等;在中性(原始pH值)条件下,在可见光区约420 nm、470 nm、670 nm处有吸收峰,在紫外光区约340 nm处有吸收峰;在碱性条件下,由于指甲花醌、木犀草素、芹菜素等酚羟基质子解离,紫外吸收峰发生红移并且吸收强度增加;在酸性条件下叶绿素a失去卟啉环中的镁成为脱镁叶绿素,主要吸收峰都在420 nm和670 nm左右;在pH=5时,海娜花天然染料作为敏化剂制备的纳米TiO2太阳能电池的光电性能比较好,开路电压为0.39 V、短路电流密度为0.66 mA·cm-2、填充因子为0.60、光电转换效率为0.15%,400 nm处IPCE为1.7%。

天然染料在染料敏化太阳能电池中的研究进展

染料敏化太阳能电池(DSSCs)为无机固态光伏电池提供了可靠的可代替概念。染料敏化太阳能电池的光电转换效率主要依赖于纳米晶多孔半导体TiO2薄膜电极的染料。由于天然染料的低成本和工艺制备简单的优点,天然染料作为敏化剂已成为DSSC研究热点。作为DSSC的敏化剂的天然染料,如花青素类、胡萝卜素类、叶绿素类、类黄酮,可从不同植物不同部分提取出。主要介绍和讨论天然敏化剂的发展和实用化必须解决的关键问题。

二氧化锡基染料敏化太阳能电池电子传输模型优化及器件性能研究

针对染料敏化太阳能电池(DSSC)而言,其光阳极的材料特性与设计参数对DSSC性能具有显著影响。为了深入研究这一影响,本文采用数值模拟的方式,以探究光阳极结构变化对DSSC性能的详细影响。但目前的数学模型不够完善且预测精度较低,因而本文在光电子传输理论和朗伯比尔定律的基础上,采用常数堆叠法和可变堆叠法将孔隙率对电子扩散系数的影响引入到DSSC的数学模型中,建立了更加完善且精确的电子传输模型,该模型能够更深入剖析光阳极结构参数变化对DSSC性能的影响。通过数值模拟了在不同孔隙体积、电子寿命、SnO_(2)涂层厚度及比表面积下DSSC的性能。结果发现:随着SnO_(2)薄膜孔隙体积的增加,太阳能电池的短路电流密度逐渐减小,而开路电压则呈增大趋势,这导致光电转换效率逐渐降低。当孔隙体积达到0.10 cm^(3)/g时,DSSC光电转换效率达5.16%,因此在保证电池刚性的前提下,尽量降低SnO_(2)的孔隙体积,有利于吸收系数和扩散系数的提升,这两个参数的提升有利于DSSC整体性能的提升,同时电子寿命的延长会带来太阳能电池短路电流密度和开路电压的增大,进而提升光电转换效率,当电子寿命达到200 ms时,光电转换效率达到5.82%。本研究通过详细的数值模拟分析,为优化光阳极结构从而提升DSSC的光电性能提供了有力的理论指导,有助于进一步推动DSSC的研究与应用。

紫甘蓝天然染料敏化三氧化二铋太阳能电池研究

对紫甘蓝天然染料敏化Bi2O3太阳能电池进行了研究。考察了Bi2O3薄膜的制备温度、染料吸附对Bi2O3太阳能电池性能的影响。结果表明,紫甘蓝天然染料作为敏化剂明显改善Bi2O3太阳能电池的光电性能。Bi2O3薄膜在500℃煅烧4h,在染料中吸附12h的太阳能电池的开路电压为0.250V,短路电流为0.063mA·cm-2。

Cu-BTC和石墨烯改性的高性能染料敏化太阳能电池

采用Cu-BTC和三维网状石墨烯(3DGNs)对光阳极材料进行改性,通过提高光阳极的比表面积以及提供光生电子的快速输运通道,器件的短路电流和光电转换效率实现了显著的提高。采用SEM和XRD对复合光阳极的微结构进行分析,通过电流-电压曲线和入射光电流转化效率分析其光伏特性。通过调整光阳极中Cu-BTC,3DGNs和TiO 2的质量分数实现各种组分的协同作用。优化后,器件的短路电流为(20.5±0.1)mA/cm^(2),开路电压为(680±2)mV,填充因子为(61.9±0.1)%,能量转换效率为(8.63±0.1)%。

天然染料在太阳能电池中的敏化作用

介绍了近年来染料敏化太阳能电池的发展,重点对天然染料的敏化机理、类型以及电池应用进展进行了综述。

天然染料敏化TiO_2太阳能电池阳极制备优化条件

从常青树树叶中提取色素作为天然染料,探索了天然染料敏化TiO2太阳能电池阳极制备的优化条件。实验结果表明,乙酰丙酮0.10 mL、OP乳化剂0.10 mL、热处理温度500℃、恒温时间30 min和研磨时间60 min的条件下,天然染料敏化TiO2太阳能电池的开路电压和短路电流达到极大值。进一步比较了常青树树叶、白菜叶、绿茶茶叶等天然染料作为光敏剂对太阳能电池性能的影响,结果绿茶茶叶的光敏化效果最好。

染料敏化太阳能电池天然敏化剂的研究进展

染料敏化剂是影响染料敏化太阳能电池(DSC)性能的重要因素。介绍了染料敏化剂的分类及获得高效、稳定的电池时染料敏化剂需要满足的条件,根据天然染料敏化剂的分类,分别介绍了叶绿素类、花青素类、类胡萝卜素类以及单宁酸等天然染料作为DSC敏化剂的研究进展及其区别,指出对天然染料敏化剂的研究有利于降低染料敏化太阳能电池的生产成本并促进其工业化发展。

天然色素染料敏化太阳能电池的制备

通过萃取西藏林芝核桃果皮、江孜沙棘果实以及拉萨紫草根部的天然色素,分析研究了西藏天然色素光吸收性能;利用以上3种天然色素以及它们的混合色素,研制了染料敏化太阳能电池。结果表明,核桃与紫草的混合色素(TiO2薄膜多层)DSSC电池效率最高,达到8.2%。