染料敏化纳米晶体TiO_2太阳能电池的对电极结构

通过对染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池的对电极的结构进行改进,设计了一种可大容量储存电解质和补充电解质的新型对电极结构.当染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池因液态电解质挥发泄漏而失效时,可以对其进行液态电解质的及时补充,从而使失效的染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池重新恢复工作.该新型对电极结构为解决染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池由于液态电解质泄漏导致的寿命降低问题提供了一种新的解决方法.

染料N719和Q-PbS复合敏化Zn_2TiO_4纳米晶薄膜电极的研究

为了有效的利用太阳能,提高纳米晶薄膜太阳能电池的效率,针对太阳的发射光谱和纳米薄膜的吸收光谱,设计出复合敏化的薄膜太阳能电池。采用溶胶-凝胶法在FTO玻璃上制备了Zn_2TiO_4纳米晶薄膜,用XRD和SEM分别对其物相及形貌进行了表征;以染料N719和Q-PbS为敏化剂,制备了多种Zn_2TiO_4纳米晶薄膜电极,分别测试了他们的UV-Vis吸收光谱;优选出敏化效果好的电极为光阳极组装了太阳能电池,并进行了光电性能测试。研究结果表明,纳米晶薄膜为尖晶石结构的Zn_2TiO_4,呈球形多孔,平均晶粒约80nm;染料N719和Q-PbS敏化的电极,光响应范围均扩展到可见光区,出现了明显的红移,而且复合敏化的电极在可见光区具有较强的吸收;制备了多种染料敏化太阳能电池(DSSC),在模拟太阳光下,Zn_2TiO_4+Q-PbS(2min)+N719薄膜电极组成的DSSC的性能最优,其开路电压0.65V,电流密度3.3mA/cm^2,填充因子77%和转化效率达1.61%。

甲醇对三甲川菁染料敏化TiO_2纳米晶电极的影响

用光电化学方法研究了三甲川菁染料敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为。结合三甲川菁Cy3的UV-Vis吸收光谱和循环伏安曲线,确定了染料Cy3电子基态和激发态能级位置。结果表明,Cy3电子激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配,因而用染料Cy3敏化TiO2纳米晶电极,可使其吸收波由紫外光区红移至可见光区,显著提高了TiO2纳米晶电极在可见光区的光电流密度,光电转换效率得到明显改善,在膜厚为6.5μm、敏化时间为4h的条件下,IPCE值(incident photo-to-electricity conversion efficiency)最高可达22.9%,甲醇浸泡处理可进一步提高至29.0%,此时光电池的光电转换效率η=1.51%。

BaSO_(4)修饰N3敏化纳米晶TiO_(2)电极的光电性能研究

采用一种简便方法制备了BaSO_(4)修饰N3敏化纳米晶TiO_(2)电极,研究了BaSO_(4)修饰层厚度对电极电化学的影响及BaSO_(4)修饰N3敏化纳米晶TiO_(2)电极的光电化学性能。用光谱电化学研究了BaSO_(4)修饰层对N3敏化纳米晶TiO_(2)电极平带电势的影响。实验结果表明,用BaSO_(4)修饰过的电极与未修饰的电极比较,Efb基本没有变化,用BaSO_(4)修饰后,电极的陷阱态浓度减小。二层BaSO_(4)修饰层的N3敏化纳米晶TiO_(2)太阳能电池在100 mW/cm 2白光照射下的光电转化效率最高(7.40%)。

N3敏化Ho^(3+)离子修饰TiO_2纳米晶电极的光电化学性质

研究了Ho3+离子表面修饰对TiO2纳米晶电极光电性能的影响.TiO2表面氧化钬的存在一方面降低了染料和TiO2之间的电子注入速率,而另一方面它也能够抑制电荷复合.结果表明,在TiO2纳米晶薄膜表面修饰一定厚度的Ho3+离子层,在电极表面就形成了一个势垒,能够有效抑制电极表面的电荷复合,从而提高了染料敏化太阳能电池的光电压和光电转化效率.在93.1mW·cm-2白光照射下,TiO2/Ho-0.1和TiO2/Ho-0.2(0.1和0.2分别是修饰TiO2电极的Ho3+溶液的浓度,单位是mol·L-1)两个电极的光电转化效率分别达到8.3%和7.6%,与TiO2电极(7.2%)比较,分别增大了15%和5%.

染料敏化太阳能电池纳米TiO_2制备及多孔电极膜研究进展

本文就目前在染料敏化太阳能电池产业化中急需解决的TiO2纳晶制备、电极薄膜修饰与改进等热点问题的最新研究进展进行了综合评述,分析了存在的问题并提出了对策.

纳米晶TiO_2电极上半菁衍生物光敏染料

合成了具有不同共轭链长度的吡啶盐类及喹啉盐类半菁染料(E)-N-(4-磺酸丁基)-4-犤2-(4-N,N-二甲基氨基苯基)乙烯基犦吡啶盐(P1)、(E)-N-(4-磺酸丁基)-4-犤2-(4-N,N-二甲基氨基苯基)丁二烯基犦吡啶盐(P2)、(E)-N-(4-磺酸丁基)-4-犤2-(4-N,N-二甲基氨基苯基)乙烯基犦喹啉盐(Q1)以及(E)-N-(4-磺酸丁基)-4-犤2-(4-N,N-二甲基氨基苯基)丁二烯基犦喹啉盐(Q2).研究了它们的光物理性质,并将它们用作TiO2纳米晶电极的光敏化剂引入光电化学电池.与含有乙烯基共轭桥的染料P1和Q1相比,含有丁二烯基共轭桥的染料P2和Q2在甲醇和氯仿中的最大吸收均发生一定程度的红移,而且吸收光谱变宽.这两类染料都能很好地吸附于TiO2电极上.在比较了四个染料的吸收光谱、摩尔消光系数以及在TiO2电极表面的吸附量后,发现Q1具有最好的光电转化性质.

TiO_2纳米晶溶胶水热的合成及其染料敏化光电性能

以异丙醇钛为前驱体,采用溶胶-水热方法合成了TiO2纳米晶.采用XRD和TEM等测试技术研究了合成条件对TiO2纳米晶的晶粒度、结晶度以及相转变的影响规律.研究显示,通过控制前驱液的预热处理、水热温度及前驱液浓度等条件,实现了对TiO2纳米晶的晶型、结晶度、晶粒度(10～20nm到120nm)的稳定调控.采用优化实验条件后得到的TiO2纳米晶的水性浆料,使用精确控制膜厚的涂布技术,制作成染料敏化太阳电池(Dye-Sensitized Solar Cells,DSSC).由于制备的TiO2纳米晶具有纯锐钛矿晶型、合适的晶粒大小和良好的结晶性,使DSSC的光电转换效率达到了7.33%,高于同样实验条件下以P25或商业TiO2浆料制作的DSSC的光电转换效率.

染料敏化纳米晶TiO_2太阳能电池研究进展

介绍了染料敏化纳米晶TiO_2太阳能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TiO_2膜、敏化染料、电解质做了介绍。对各组成部分的研究现状做了综述,探讨了研完的主要方向,并对各项研究的意义及基本原理作了评述,对今年DYSC所面临的问题以及工业化的前景做了展望。此外论述了现代分析技术对DYSC电池研究的重要意义。对于DYSC的研究,染料是最重要的方面;TiO_2膜的进一步优化对DYSC电池的整体性能的提高有重要的意义;固体电解质的使用是必然的趋势,是工业化的前提。

TiO_2纳米管阵列电极染料敏化太阳能电池

采用电化学阳极氧化法在纯钛片表面制备了高度有序的TiO2纳米管阵列。利用SEM、XRD分别对TiO2纳米管阵列的形貌、晶型进行了表征,并通过线性扫描伏安法对N719染料敏化纳米管阵列电极的光电性能进行了研究。实验结果表明,纳米管阵列的管径和长度随着阳极氧化电压的升高和氧化时间的延长都分别相应增加。同时还发现,通过450℃热处理的TiO2纳米管阵列,具有较好的锐钛矿晶型结构,其光电转化效率为2.1%。

染料敏化TiO_2纳米晶太阳能电池的研究

通过改变TiO2 膜热处理温度来研究染料RuL2 (SCN ) 2 敏化TiO2 纳米晶太阳能电池光电性能。得热处理温度对TiO2 膜的质量有很大的影响。染料RuL2 (SCN) 2 的吸收光谱表明 ,染料RuL2 (SCN) 2 在可见光有很宽且强的吸收 ,是一种很理想的敏化剂。用XRD和UV -Vis等手段分别表征了TiO2 膜和染料。

染料敏化TiO_2单晶纳米棒阵列太阳电池的性能

采用水热法一步合成出TiO2单晶纳米棒有序阵列,进而制备出染料敏化太阳电池。重点探讨了退火时间变化对电池光电转化效率的影响。研究结果表明,与未退火的纳米棒组装而成的电池相比,退火后的纳米棒电池显示出更高的光电转化效率。并且当退火时间为7 min时,光电转化效率最高(5.05%),提高到未退火电池光电转化效率的300%以上。电池性能提高的原因有:TiO2纳米棒阵列与衬底间结合力的增强有利于电子传输;表面态缺陷的减少有利于抑制光生载流子的复合。结合SEM,TEM和J-V曲线等表征手段探讨了这一现象背后的物理机制。

染料敏化纳米晶TiO_2太阳能电池

介绍了染料敏化纳米晶T iO2太阳能电池的结构,工作原理,技术指标以及T iO2纳米膜的制备方法。阐述了敏化纳米晶太阳能电池相比于硅太阳电池的低成本及优于其它光电化学电池的关键技术。讨论了影响NPC电池总的光电转换效率的因素,并对有机染料和无机染料光敏化剂的选择及染料的敏化问题进行了论述,在此基础上提出了将其商业化的一些值得深入研究和需要解决的问题。

纳米晶TiO_2在染料敏化太阳电池中的应用

以P25为原料,采用水热法制得以菱形为主、直径为10～15nm、比表面积达112m2/g的纳米晶TiO2.用该纳米晶TiO2制膜,并与用P25粉制成的膜进行对比,通过扫描电子显微镜、氮气吸附装置等对两种膜进行分析和表征.结果表明:纳米晶TiO2制成的膜颗粒小、分布均匀,BET比表面积是P25膜的两倍,膜厚相同时染料吸附量是P25膜的两倍多.将纳米晶TiO2膜与P25膜用于染料敏化太阳能电池上,分析染料敏化太阳能电池的光电特性,结果表明,用纳米晶TiO2组成的染料敏化太阳能电池具有高的光电流密度和转换效率.

4-叔丁基吡啶对纳米晶TiO2电极的能带结构及光电化学性质的影响

应用光谱电化学方法测定了纳米晶TiO2电极在不同浓度的4-叔丁基吡啶(TBP)电解液中的平带电势(Efb).TBP对纳米晶TiO2电极的能带结构具有显著的影响.在不含和含有0.2或0.4 mol.L-1TBP的0.2 mol.L-1高氯酸四丁基铵(TBAP)/乙腈溶液中,TiO2电极的Efb依次为-2.25,-2.46和-2.60 V.当加入Li+后,TiO2电极的Efb正移.在不含和含有0.2或0.4 mol.L-1TBP的0.2 mol.L-1 LiClO4/乙腈溶液中,TiO2电极的Efb依次为-1.12,-1.22和-1.30 V.用时间分辨电流方法测定了陷阱态分布,在不含和含有0.2或0.4 mol.L-1TBP的0.2 mol.L-1 TBAP/乙腈溶液中,TiO2电极的陷阱态密度依次为3.52×1016,3.18×1016和3.37×1016 cm-2,陷阱态分布的最大值分别位于-1.99,-1.89和-1.85 V处.Li+的加入进一步减少了陷阱态密度.在不含和含有0.2或0.4 mol.L-1TBP的0.2 mol.L-1 LiClO4/乙腈溶液中,TiO2电极的陷阱态密度依次为8.39×1015,1.11×1016和9.22×1015cm-2,陷阱态分布的最大值分别位于-0.72,-0.84和-0.95 V处.最后,研究了N3染料敏化的纳米晶TiO2电极在含有不同浓度TBP的电解质溶液中的光电化学性质.结果显示,随着TBP浓度的增加,Voc增大,使TiO2电极的光电转化效率增加.

染料敏化纳米晶体TiO2太阳电池的研究和进展

染料敏化纳米晶体TiO2太阳电池作为新型太阳电池，已经引起人们的广泛重视。该太阳电池制备方法简单、成本低廉，且能够获得比较理想的光电转换效率。本文详细介绍了染料敏化纳米晶体TiO2太阳电池的研究现状和存在的问题，对该领域的未来发展做出了一些预测。

敏化TiO_2纳米晶多孔膜电极的制备与表征

研究了染料敏化TiO2纳米晶多孔薄膜电极的制备、表征及其光电转换性质,采用溶胶-凝胶法滚压涂层制备了TiO2纳米晶多孔薄膜,在无水乙醇中利用薄膜吸附染料2,2'-联吡啶-4,4'-二甲酸合硫氰酸钌进行敏化处理,并利用XPS、AFM、XRD、SEM和可见-紫外分光光度仪对敏化TiO2纳米晶多孔薄膜进行了表征分析.研究结果表明:薄膜中纳米粒子晶型主要为锐钛矿,粒径在20～30nm,多孔薄膜的孔径在50～200nm;染料敏化多孔薄膜表面吸附了一个单分子层的染料分子,敏化薄膜对可见光有很强的吸收作用,用此薄膜制作的太阳能电池具有较高的光电转化效率,电池效率达到2%,这种薄膜电极改进后可用于制作敏化太阳能电池的光阳极.

敏化剂修饰纳米晶TiO_2多孔膜电极的光电化学行为

在TiO2纳米晶多孔膜电极上,修饰了合成的RuL2(SCN)2(L=2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylicacid)及聚苯胺,用光电化学方法研究了该纳米晶TiO2/敏化剂多孔膜电极的光电转换机理,并比较了两类敏化复合电极的光电转换效能。用染料或聚苯胺修饰纳米晶多孔膜电极后,可使该复合电极在可见光区吸收增加,光电流增强,且起始波长红移至>600nm,从而提高了宽禁带半导体电极的光电转换效率。

菁类染料敏化SnO_2、TiO_2、ZnO纳米结构多孔膜电极的光电化学

SnO2、TiO2、ZnO 是具有发展前途的可作为光电极的半导体材料,这些电极的表征及无机物或有机染料的敏化作用已有不少研究[1,2]。为了既降低染料合成成本,又具有较高的光电转换效率及染料稳定性,寻找全新的、替代型光敏染料的工作仍在不断探索之中。目前,有关使用新型有机染料敏化电极的研究较少。