大面积染料敏化纳米薄膜太阳电池的研制

介绍我所在大面积染料敏化纳米薄膜太阳电池的详细设计思路和制作方法,并比较内部串联DSCs和内部并联DSCs在实用化制作和测试中的性能差异。介绍我所在大面积染料敏化纳米薄膜太阳电池的最新研究成果。

P(VDF-HFP)基凝胶电解质染料敏化纳米TiO_2薄膜太阳电池

采用循环伏安法(CV)研究了凝胶电解质中I- 3/I-氧化还原行为, 凝胶电解质中I- 3/I-的表观扩散系数和相应的稳态扩散电流明显低于液体电解质. 通过对阴/阳离子的结合能和孔穴阻塞作用的研究解释了凝胶电解质电导率较液体电解质发生变化的原因. 制备的凝胶电解质电池具有较高的光电转换效率(6.6%), 其短路电流密度( J sc )仅比液体电解质电池低0.3～0.4 mA/cm2, 电池效率也仅低约0.6%.

Gd_2O_3∶Er^(3+)上转换发光粉在染料敏化太阳电池中的应用

采用沉淀-煅烧法制备了Gd2O3∶Er3+上转换发光粉,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱和荧光光谱对其进行了表征,并利用该发光粉具有上转换发光的特性将其应用于染料敏化太阳电池(DSSC)。结果表明,管状Gd2O3∶Er3+上转换发光粉可增加电池对太阳光的吸收范围和吸收效率,提高电池的光电流和光电压。研究了掺杂量对电池性能的影响,当掺杂量为5wt%时,光电转换效率从5.93%升高到7.55%,提高约27%。

染料敏化纳米薄膜太阳电池电解质的优化

探讨了小面积染料敏化纳米薄膜太阳电池放大到大面积太阳电池组件时 ,各种电解质体系对电池性能的影响 ,综合优化了各种电解质的性能 ,同时与大面积电池 (0 .8cm× 1 8cm )制作相结合 ,获得符合电池各种性能要求的最佳配比的电解质体系 .光电转换效率可达到 6.48% .

金红石型TiO_2纳米棒的制备及其在染料敏化太阳电池中的应用

采用十二烷基苯磺酸钠表面活性剂（DBS）辅助水热法合成TiO2纳米材料,XRD和TEM测试表明,不含DBS的TiO2溶胶水热处理后得到10~20nm锐钛矿型TiO2纳米颗粒;添加DBS后,生成了金红石型TiO2纳米棒.虽然金红石型TiO2纳米棒光电极的染料吸附性能和光电性能均不如锐钛矿型TiO2纳米颗粒光电极,但金红石型TiO2纳米棒漫反射性能较高.可用其制备具有光电转换性能的反射层,这种新型反射层使染料敏化太阳能电池光电转换效率提高了26.14%,而含Ti-nanoxide 300大颗粒TiO2构成的反射层仅能使电池光电转换效率提高11.04%.这种差异的根源在于金红石型TiO2纳米棒不仅具有散射光能力,其本身还可吸附染料进行光电转换.随着反射层厚度的增加,电池短路电流逐步提高.而不吸附染料且无光电转换能力的Ti-nanoxide 300传统反射层则没有这种功能.

TiO_2薄膜的制备方法及其对染料敏化太阳电池性能的影响

采用溶胶 凝胶、浆体涂敷、磁控溅射等方法制备了二氧化钛单层以及多层膜.通过透射电镜、扫描电镜以及X射线衍射实验分析了不同薄膜的结构.通过比较不同薄膜制作的染料敏化太阳电池性能探讨了薄膜结构的影响.实验所获得的电池开路电压可达708mV,短路电流可达13.26mA(电池面积为1.8cm2).

ZnO/TiO_2复合纳米材料的制备及其在染料敏化太阳电池中的运用

本文在长有ZnO纳米粒子作为"种子层"的FTO基底上用水热合成法制备了取向高度一致的ZnO纳米线阵列,用TiCl4的异丙醇溶液在ZnO纳米线阵列的表面生长了纳米结构的TiO2。利用扫描电子显微镜、能量散射谱、X射线衍射分别表征纳米材料的形貌和结构,用Raman光谱研究了材料的晶格结构特性。染料敏化太阳电池的性能测试表明,与纯ZnO作为光阳极相比,ZnO/TiO2复合纳米材料作为光阳极的器件,开路电压和填充因子都得到了提高。

1-甲基-3-己基咪唑碘的合成及在染料敏化太阳电池中的应用

利用高压釜使1-甲基咪唑和碘代正己烷直接反应生成离子液体1-甲基-3-己基咪唑碘,并考察了温度对反应的影响.结果表明,升高反应温度,可使1-甲基咪唑和碘代正己烷按化学计量比进行反应,产率近100%,该方法操作简单,所得产品纯度高,反应过程不需要使用有机溶剂,且对环境友好.同时还测量了I_3^-在1-甲基-3-己基咪唑碘和1-甲基咪唑混合液中的表观扩散系数及其所组成的染料敏化太阳电池的光伏性能.

染料敏化纳米薄膜太阳电池TiO_2薄膜的研究进展

主要从染料敏化纳米薄膜太阳电池(以下简介DSCs)的工作原理出发,分别对染料敏化纳米薄膜太阳 电池中纳米多孔TiO2薄膜的最新研究和实验进行了讨论,并指出了纳米多孔TiO2薄膜研究中所存在的、影响电 池效率的一些主要问题,以及可能的解决方法。

小面积染料敏化纳米薄膜太阳电池的优化研究

论述了对小面积染料敏化纳米薄膜太阳电池各个组成部分优化实验的研究,主要包括纳米TiO2多孔薄膜、染料光敏化剂、电解质、反电极及其它工艺的优化选择。通过对电池各种参数的优化和实验,获得了8.73%的光电转换效率。实验结果表明,小面积电池的实验是研究染料敏化纳米薄膜太阳电池光伏性能的一种极好的途经,将为保证大面积DSCs的光伏性能和将来的产业化打下良好的基础。

TiO_2薄膜优化对染料敏化太阳电池性能的影响

纳米TiO2多孔薄膜微结构对染料敏化太阳电池(DSC)光伏性能有很大的影响。本文采用不同实验和测试方法研究和分析了溶胶-凝胶法制备纳米TiO2颗粒时的热处理温度、TiO2多孔薄膜厚度、纳米TiO2大颗粒光散射、TiCl4溶液处理和电沉积致密TiO2层对纳米多孔薄膜电极和染料敏化太阳电池光伏性能的影响,得到了最佳的优化条件,为纳米TiO2薄膜材料的批量化制作打下了良好基础。

低温制备柔性染料敏化太阳电池TiO_2薄膜电极

采用丝网印刷技术在柔性基底ITO/PET上制备TiO2多孔薄膜,经过低温烧结得到TiO2多孔薄膜电极。以D102染料为敏化剂,KI/I2为电解质,Pt电极为对电极,制成电池后测试了电池的光电性能。结果表明:以乙醇作为分散剂添加到P25粉体中,采用丝网印刷技术制膜,100℃低温烧结可以在柔性基底ITO/PET上制备出表面粗糙度良好、具有一定光电性能的TiO2多孔薄膜电极,用其制作的太阳电池转换效率达1.33%。

纳米ZnO在染料敏化薄膜太阳电池中的应用

尝试使用溶胶 凝胶法制备的纳米ZnO作为光阳极制作染料敏化薄膜太阳电池 ,并讨论了电池的性能 ,与染料敏化纳米TiO2 薄膜太阳电池作了比较 。

染料敏化太阳电池研究进展

本文介绍了染料敏化太阳电池(DSC)的结构和基本原理,综述了DSC各项关键技术的实验和产业化研究最新成果。对DSC中的几个重要组成部分:纳米半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底材料等几个方面的研究进展进行了详细的评述。回顾了DSC从实验室小电池研究到大规模产业化研究的发展,对该领域未来发展前景进行了展望。

染料敏化太阳电池中双层结构TiO_2薄膜空间的电子分布与接触界面转移过程

采用电化学阻抗谱(EIS)研究了双层结构TiO2薄膜的电子积累和与电解液接触界面的电子转移过程.通过制备纳米颗粒单层和纳米颗粒/亚微米颗粒双层2种不同微结构的TiO2薄膜电极,对其电容分布、局域态密度、薄膜内部电子传输和固/液界面电子转移过程进行了研究.分析了纳米颗粒/亚微米颗粒双层结构电极对染料敏化太阳电池(DSC)性能的影响.结果表明,一定数量的电子会积累在亚微米颗粒层中引起薄膜电极化学电容的增加.在纳米颗粒层上端覆盖亚微米颗粒后降低了界面复合电阻,但对薄膜电极的传输性能影响较小.因此在筛选和制备DSC散射层材料时除应具有良好的光散射性能外,还应考虑材料的化学电容和界面转移电阻等因素.

染料敏化太阳电池电解质

染料敏化太阳电池是新一代的太阳电池,有着巨大的应用前景。其中电解质体系是该类电池组成的主要部分,对电池性能有着重要的影响。本文介绍了染料敏化太阳电池的基本结构和原理,详细评述了近几年国内外学者对染料敏化太阳电池用电解质体系的研究进展情况,根据电解质的存在状态将其分为液态、准固态和固态3大类并逐一进行介绍,最后对该领域的前景进行了展望。

Y2O3/TiO2“核-壳”结构在染料敏化太阳电池中的应用

在纳米TiO_2多孔薄膜表面包覆超薄绝缘体,形成"核-壳"结构的势垒层,是目前染料敏化太阳电池(DSC)光阳极改性的研究热点之一.本文选取氧化钇(Y_2O_3)作为包覆层材料,采用浸渍法对纳米TiO_2多孔薄膜进行修饰,研究Y_2O_3包覆处理对TiO_2薄膜微观结构及能带结构的影响;将浸渍法制备得到的Y_2O_3/TiO_2"核-壳"结构光阳极应用于DSC中,研究了饣覆层对电子传输复合以及DSC光电转换性能的影响.结果表明,Y_2O_3包覆处理后,薄膜的平带电势负移,且电子复合得到有效抑制,电子寿命增大,电池的开路电压明显提高.研究表明,适量引入Y_2O_3可以达改善电池性能的目的.

Triton X-100对染料敏化太阳电池性能影响的研究

采用无水相体系的胶体通过丝网印刷工艺制备TiO2薄膜电极,研究发现曲拉通(TritonX-100)可以明显改变TiO2电极显微结构,且对染料敏化太阳电池的性能影响显著.过少或过多的曲拉通都将导致开路电压、短路电流、填充因子以及效率的降低.由3gP25粉末配制的胶体中,曲拉通适宜的加入量约为0.8mL.

添加剂对染料敏化太阳电池电解质性能的影响

以N-甲基咪唑、苯并咪唑、叔丁基吡啶和离子液体1-甲基-3-乙基咪唑三氟乙酸盐(EMITA)作为染料敏化太阳电池(DSCs)电解质溶液中的添加剂,使用超微电极通过循环伏安法研究其对液体电解质中I3-和I-氧化还原行为的影响,通过电化学阻抗谱研究了上述四种添加剂对Pt电极电解质界面的影响.结果表明,添加剂EMITA的加入使I3-在电解质中的扩散系数减小,Pt电极电解质界面上的界面传输电阻Rct增大,电解质的电阻降低;光伏性能测试表明,EMITA的添加提高了DSCs的开路电压和填充因子,其DSCs的光电转换效率达到了5.72%.

染料敏化太阳电池中多相接触界面电子转移机制和动力学过程

采用电化学阻抗谱(EIS)研究了染料敏化太阳电池(DSC)中由导电玻璃、纳米多孔TiO2薄膜和电解质构成的多相复杂接触界面的电子转移机制和动力学过程.通过沉积聚合物薄膜简化多相接触界面结构,根据接触界面结构和电子转移途径的变化,分析了不同偏压下多相接触界面电子转移机制,构建与之对应的等效电路,获得了DSC内部各个主要接触界面的电子转移动力学常数.结果表明,通过外加偏压的控制和多相接触界面结构的简化,可以区别分析多相复杂接触界面电子转移机制与动力学过程.