混合植物染料敏化的太阳能电池性能

采用植物染料叶绿素和叶黄素,模拟光合作用的光电转化,以单独和混合等方式敏化纳晶多孔Ti O2膜电极,制备了太阳能光化学电池.测试电池的输出特性发现,叶绿素和叶黄素以不同浓度混合后敏化的电池转化效率η为叶绿素和叶黄素单独敏化时的5.8倍和1.4倍,最大输出功率Wopt为叶绿素和叶黄素单独敏化时的5.7倍和1.4倍.混合染料敏化表现出明显的非线性叠加效应,其效能超过两种染料分别敏化时的线性叠加.混合染料的协同效应对提高电池转化效率,获取高效、廉价、环保能源具有重要意义.

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。

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)%。

钨多酸热解制备染料敏化太阳能电池对电极WO_(2)@C电催化剂

以不同摩尔比的钨多酸和吡咯单体为原料,采用一锅水热法分别合成复合前驱体.在N_(2)氛围下800℃热解前驱体,制备了5种WO_(2)@C复合材料,并分别用作染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极.测试结果显示,n(钨多酸)∶n(吡咯)=0.20∶1时所制备的WO_(2)@C-4复合材料作对电极,电催化性能最优,能量转换效率最高,为5.92%,高于Pt电极(5.60%).这是由于添加适量吡咯,在热解过程中可以提高WO_(2)@C催化剂颗粒分散的均匀性,增加活性位点的数量,从而提高电催化活性.

红薯淀粉凝胶衍生多孔碳的制备及其在染料敏化太阳能电池对电极中的研究

生物质碳具有来源丰富,价格低廉,用途广泛等优点。以红薯淀粉为原料,通过碱诱导凝胶化-冷冻干燥-碳化法,制备出具有多孔结构的生物质衍生碳材料。在该方法中KOH既可以促形成凝胶,又可以作为模板剂起到占位作用形成多孔碳,实验结果显示红薯淀粉凝胶衍生多孔碳(Sweet potato starch gel derived porous carbon,SPSG-PC)的孔隙大小为1~2μm。将其作为染料敏化太阳能电池(DSCs)对电极,并组装成器件。光电化学测试表明,SPSG-PC对电极组装的器件的各项光伏参数与Pt-DSCs接近。电化学机理研究表明,SPSG-PC对碘还原反应表现出较好的催化活性。SPSG-PC具有取材丰富、成本较低、低污染等优势,符合绿色可持续发展理念,在DSCs对电极材料方面具有应用潜力。

TiO_(2)纳米晶空洞光阳极在染料敏化太阳能电池中的光电增效性能研究

以含炭微球作为模板,制备了TiO_(2)纳米晶空洞光阳极用于染料敏化太阳能电池(DSSC),通过调整模板的添加量,实现了空洞数目在光阳极中的调控。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品的形貌和结构。结果表明:基于TiO_(2)纳米晶空洞的DSSC,在标准太阳光强度(100mW/cm^(2))辐照下,最佳的短路电流密度(J_(sc))可以达到18.31mA/cm^(2),开路电压(V_(oc))为0.701V,填充因子(FF)为0.578,电池效率(PCE)达到7.4%,相比基于TiO_(2)纳米晶的DSSC 4.4%的电池效率,提高了68.18%,其中J_(sc)的显著提高是电池效率提升的主要因素。光散射、电子寿命的分析表明,适当的空洞结构可以增加光阳极对可见光的散射作用,通过可见光在空洞结构中的多次反射使染料能被多次激发产生光生电子,从而提升了光捕获效率和电子寿命,最终实现了DSSC性能的提高。

基于铜钴硫化物的染料敏化太阳能电池光伏性能的研究

对电极对染料敏化太阳能电池的性能有很大影响。开发了一种无铂、低成本的二元复合对电极。采用溶剂热法在导电玻璃上成功地制备铜钴硫化物(Cu-Co-S)对电极。以硫化铜对电极为基础,在实验过程中引入钴元素,通过SEM和TEM图像可以看出,钴元素的引入改变了纯硫化铜对电极单一的物理特性。与此同时,通过Tafel和EIS等电化学测试对铜钴硫化物对电极进行了电催化活性的测试,测试结果表明,钴离子的引入改变硫化铜对电极的晶体结构,同时也提高了对电极的电催化性能。在光电流密度-电压曲线图中可以看到,由硫化铜对电极和铜钴硫化物对电极分别制备的染料敏化太阳能电池的光电转换效率从4.6%提高到5.2%,而铂对电极的原始效率为5.3%,铜钴硫化物对电极的效率已经非常接近于铂电极,从某种程度来说,达到了可以替代铂的作用,故铜钴硫化物对电极有望成为染料敏化太阳能电池更优良的对电极材料。

磷化铟胶体量子点合成及其在敏化太阳能电池中的应用进展

半导体胶体量子点在新型太阳能电池、发光、光电器件和生物医学等领域具有重要的应用价值。目前,对Ⅱ-Ⅵ族、Ⅲ-Ⅴ族等量子点的合成与应用研究仍然是一个研究热点。磷化铟被认为是Ⅲ-Ⅴ族半导体材料中最有希望替代CdSe和PdS等含镉或含铅半导体的材料。重点对磷化铟胶体量子点的合成方法和其在量子点敏化太阳能电池中的应用现状进行了讨论和展望,并提出磷化铟量子点在合成和光伏应用中面临的问题,期望能为高质量磷化铟量子点的合成以及量子点敏化太阳能电池应用研究提供参考。

染料敏化太阳能电池的研究与发展现状

介绍了染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理。结合实验室的研究工作,概述了影响电池光电转换效率的关键材料——光阳极、染料、电解质和对电极的研究现状和发展趋势以及电池放大和模块集成方面的最新进展。

染料敏化太阳能电池研究进展

介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的基本结构、工作原理和影响其光电转换效率的关键材料,如阳极材料、染料、电解质、阴极材料;综述了各组成部分的研究现状和发展趋势。对于DSSC的研究,有序半导体氧化物薄膜的进一步优化,全吸收染料的合成以及高效准固态或固态电解质的应用,对提高电池的整体性能具有重要的意义。此外,还评述了近年来DSSC所面对的问题,展望了其工业化进程。

五甲川菁染料的敏化作用及其在Gr¨atzel型太阳能电池中的应用

采用新染料五甲川菁 (PentaMethylCyanine)敏化TiO2 纳米结构电极 ,UV Vis吸收光谱和光电化学结果表明 ,使用该染料敏化使TiO2 纳米结构电极吸收波长红移至可见光区和近红外区 ,可显著地提高TiO2 纳米结构电极在可见光区的阳极光电流强度 ,明显改善光电转换效率 .结合吸收光谱。

单晶二氧化钛纳米线的制备及其在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

采用强碱水热法制备单晶二氧化钛纳米线(SCTNW),在高压高温和强碱作用下,二氧化钛颗粒的(010)晶面被NaOH溶液侵蚀,生成钛酸钠(Na2Ti4O9);经过酸洗后,生成钛酸水合物(H2Ti4O9·H2O),钛酸水合物之间通过氢键连接成线状;烧结失水后,最终形成SCTNW.通过透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线能量散射谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等手段进行表征和测试,分析了SCTNW的形成过程,探讨了水热时间对SCTNW形成的影响;将获得的SCTNW共混在二氧化钛纳米颗粒的胶体中,采用刮涂法在柔性钛箔上制备了染料敏化太阳能电池(DSSC)光阳极,通过扫描电子显微镜(SEM)、交流阻抗谱(EIS)、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计和电池光电性能等表征和测试,探讨了SCTNW的共混量对柔性DSSC光电性能的影响.实验结果表明:当共混7.5%(w)的SCTNW时,所制备的柔性DSSC在100mW·cm-2模拟太阳光照下,光电转换效率达到6.48%.

染料敏化太阳能电池的研究进展

染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSC)由于工艺简单、价格便宜、转换效率高等优点而受到大量关注。本文介绍了染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理,综述了染料敏化太阳能电池的研究现状,论述了光阳极上半导体薄膜的制备、改性方法;阐述了敏化染料和氧化还原电解质的要求、特点和分类。指出高性能半导体薄膜、光谱响应宽稳定性好的敏化染料以及高效全固态电解质的研发与应用是今后的主要研究方向。

pH值对金莲花染料敏化太阳能电池性能的影响

首先从高原金莲花中提取天然染料,通过紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱和傅里叶变换红外(FTIR)吸收光谱确定其主要成分为花色苷.调节色素溶液的pH值,组装染料敏化太阳能电池(DSCs)并进行光电性能测试.研究发现,随着pH值的升高,电池的开路电压逐渐升高,但是短路电流密度却先升高后降低.分析认为这是由于在不同pH值下,花色苷的结构会发生转换造成的.在pH=5时,该天然染料敏化太阳能电池的光电转换效率最高,达到0.292%.

阴极修饰对染料敏化TiO_2太阳能电池性能的改进

通过对染料敏化TiO2纳米晶太阳能电池中阴极进行修饰来提高电池的光电性能。结果表明:在阴极表面镀上具有催化性能的白金、镍或石墨均可提高电池的光电转化效率(IPCE)、短路电流、开路电压和填充因子等性能。其中白金修饰阴极后,电池的性能较好,IPCE从7.59%升至48.32%,短路电流从0.91 mA升至7.23 mA,开路电压从478 mV升至571 mV以及填充因子从0.09升至0.47。并给出用UV—3100型紫外可见分光光度计测定染料RuL2(SCN)2溶液的吸收光谱。

染料敏化太阳能电池的研究进展

光导电极材料在染料敏化太阳能电池(DSSC)中起到关键作用,直接影响到太阳能电池的总效率,所以一直是DSSC研究的热点。介绍了DSSC的基本工作原理,概述了当前DSSC中最流行的TiO2和ZnO两种薄膜光导电极材料的制备方法,并从结构、工艺和转换效率等方面对染料敏化TiO2薄膜太阳能电池和染料敏化ZnO薄膜太阳能电池进行了介绍和讨论;同时简要介绍了目前研究非常热门的叠层染料敏化太阳电池的研究进程,最后展望了染料敏化太阳能电池的未来发展前景。

染料敏化TiO_2纳晶太阳能电池研究进展

介绍染料敏化纳米晶 Ti O2 太阳电池的结构及其原理 ,对影响其光电转换效率的关键因素如纳米 Ti O2 膜、敏化染料、电解质做了探讨 .同时 ,对有机太阳能电池进行讨论并提出今后的研究方向 .

基于石墨烯基电极染料敏化太阳能电池的研究进展

对近几年石墨烯基电极染料敏化太阳能电池的研究成果进行了追踪,分析了多种改性石墨烯电极应用于染料敏化太阳能电池后能量转换效率变化的原因,深入研究了改善石墨烯对电解质的还原电催化反应活性物理机理,为解决该电池存在的问题理清了思路,对该方向未来的研究工作给出了建议,探索和制备新材料以进一步打破石墨烯的层间堆叠是提高该电池性能的关键。

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。

Ho^(3+)上转换发光在染料敏化太阳能电池中的应用

以水热和高温煅烧相结合的方法制备了掺Ho3+的TiO2上转换发光层,并将其组装在染料敏化太阳能电池中。通过XRD、荧光光谱仪、UV-vis和电池的光电性能测试,来分析上转换发光层的发光机理及其加入后对染料敏化太阳能电池性能的影响。结果表明,上转换发光层的引入有效地提高了DSSC的光电性能,在80mW/cm2红外光照射下最高光电转换效率达到了0.12‰,比未加上转换发光层的DSSC提高了360%。