氧流量对染料敏化TiO_2电极光电性质的影响

利用直流磁控溅射法在不同氧流量下沉积TiO2薄膜,并制备了染料敏化太阳电池(Dsscs)。研究了氧流量对TiO2薄膜晶体结构、表面化学成分和对染料敏化TiO2电极光电性质的影响。发现在锐钛矿和金红石的混合晶型的TiO2薄膜中,对应金红石结构的拉曼谱峰强弱与TiO2电极的开路电压有相同的变化趋势;随着氧流量的增大,TiO2薄膜表明吸附的氧原子减少,这在一定程度上有助于增大染料敏化TiO2电极的短路光电流。

溅射功率对染料敏化TiO_2电极光电性质的影响

用直流磁控溅射法在不同溅射功率下沉积了TiO2薄膜,并制备了染料敏化太阳能电池。I-V曲线的结果表明,150～200W,随着溅射功率的升高,电池的短路光电流和光电转换效率增大,200W时制备的TiO2电极的光电转换效率较175W时的提高了75%,225W时短路光电流和转换效率均有所下降;从喇曼光谱、透射光谱等的表征可知,200W时沉积的TiO2薄膜开始形成锐钛矿结构,并且其厚度比225W时沉积的薄膜更大。

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.

染料敏化太阳能电池用TiO2薄膜电极的改性制备及光电化学性能

以钛酸四异丙酯为钛源，用水热法合成制备了具有典型锐钛矿晶型的TiO2纳米材料．采用金属镍掺杂和表面包覆一层氧化钕，对TiO2薄膜电极进行改性研究．实验结果表明，所制备纳米TiO2颗粒较均匀，粒径约为17～18nm，经镍掺杂后，颗粒团聚粒径明显增大，但是仍保持均匀状态和多孔结构．与改性前的TiO2薄膜电极相比，金属掺杂和表面包覆有助于光生电子和空穴有效地分离，电池的短路光电流提高了16％，光电转换效率提高了17％．

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%。

染料敏化太阳能电池中大孔TiO_2薄膜电极的制备及应用

采用溶胶-凝胶水热法制备了TiO2纳晶薄膜电极,晶型为锐钛矿型。为了提高电极的光电性能,利用聚苯乙烯小球做造孔剂,制备了含有大孔隙的TiO2纳晶薄膜电极,孔径约为200nm,该电极具有较好的光漫反射性能,更重要的是球形大孔的存在,提高了凝胶电解质在TiO2薄膜电极中的渗透和I3-离子的扩散性能,与不含大孔的TiO2电极相比,电池的短路光电流提高约2mA·cm-2,光电转换效率提高0.6%。

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.

染料敏化太阳能电池TiO_2薄膜电极的染料吸附性能研究

采用手工刮涂法制备了染料敏化太阳能电池(DSSC)的TiO2薄膜电极,用解吸的方法和正交试验研究了DSSC电池TiO2薄膜电极的染料吸附性能,并结合统计分析方法对染料吸附试验数据进行了分析处理。研究结果表明TiO2薄膜电极具有最优染料吸附性能的烧结条件为:以2℃/min的速率升温至450℃,保温50 min后随炉冷却;浸泡条件为:待薄膜电极温度降至60℃时,放入物质的量浓度为5×10–4mol/L的N719染料中浸泡12 h。且此时组装的染料敏化太阳能电池也具有最好的光电转化效率。

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%。

染料敏化TiO_2光电极制备方法的改进

以红汞 (mercurochrome)为敏化剂 ,采用新方法制备染料敏化的TiO2 光电极。在压力下 ,将红汞和TiO2 的混合体系压制 ,直接得到红汞敏化的TiO2 光电极。光电极瞬态光电流和组装的光电化学池的I V曲线表明 ,其短路光电流和开路光电压有显著的提高 ,是一种制备TiO2

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%。

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%。

低温制备柔性染料敏化太阳能电池TiO_2薄膜电极

通过钛酸正丁酯的溶胶与TiO2粉末混合配制室温涂膜浆体,采用常压水热处理涂敷TiO2薄膜,获得柔性染料敏化太阳能电池的TiO2薄膜电极。分析钛酸正丁酯溶胶经过水热处理后产生的TiO2粒子的晶型和比表面积,并对电极的表面形貌、紫外可见吸收光谱以及组装柔性电池的光电性能进行表征。研究表明,钛酸正丁酯溶胶经过常压水热处理产生锐钛矿晶型的TiO2粒子,比表面积为280m2/g;TiO2薄膜电极是多孔的,并且敏化电极吸收光谱的吸光度增大;组装柔性电池的最高光电转换效率可达1.32%。

染料敏化太阳电池TiO_2薄膜电极中离子扩散性能及其影响研究

采用薄层电池结构测量I3-在染料敏化太阳电池TiO2薄膜电极中的扩散性能,研究表明在TiO2薄膜孔隙中,I3-离子的扩散速度急剧下降。为提高薄膜中的离子扩散速率,利用聚苯乙烯微球在TiO2薄膜中引入球形孔隙,通过不同光强下短路光电流研究,发现球形孔隙的引入提高了电池在高光强下的光电转换性能。

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。

纳米晶TiO_2工作电极厚度对染料敏化太阳能电池性能的影响

喷涂法是制备二氧化钛(TiO_2)薄膜的常用方法之一。通过控制喷涂时间制备不同厚度纳米晶TiO_2薄膜,将其作为染料敏化电池(DSSCs)光阳极进行电池组装。通过测定光电转化效率IPCE、I-V曲线等电池性能指标探究不同厚度纳米晶TiO_2薄膜对DSSCs性能影响,结果发现,纳米晶TiO_2薄膜厚度增加有利于提高DSSCs短路电流;DSSCs光电转换效率η呈现先增加后减少的趋势,当喷涂时间从2min增加到6min,由2.68%升高至4.48%,提高了66.76%;当喷涂时间由8min增加至12min,转换效率出现略微下降,上述工作的开展对于优化DSSCs的性能具有一定的现实意义。

染料敏化太阳能电池中SrCO_3包覆TiO_2电极的界面特性研究

用水热法制备TiO2纳米材料,并对TiO2表面进行修饰。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱(XPS)对材料表面结构和成分进行分析。结果表明TiO2薄膜表面包覆了一层粒径较大的SrCO3颗粒,整个电极表面呈现均匀的多孔结构。使用电化学工作站对电池进行光电性能分析和EIS测试,由I-V曲线的结果可得,修饰后的电极性能更优越,短路电流提高了39.9%,光电转化效率提高了38.3%。由电化学阻抗谱(EIS)测试结果可以看出,修饰后TiO2/dye/电解质的界面阻抗大于修饰前,说明包覆层在一定程度上起到了阻碍电荷复合的作用,从而减小了暗电流。

N719染料敏化BaTiO3@TiO2纳米复合电极的制备及性能研究

BaTiO3是非常常见的铁电材料,经常用于制备铁电光伏器件或与半导体器件相结合来优化光伏器件的光电性能。采用水热法合成了BaTiO3纳米颗粒,并在FTO玻璃上制备了BaTiO3纳米晶薄膜,通过TiCl4水溶液后处理的方法在BaTiO3纳米薄膜上形成不同厚度的TiO2层,利用XRD、SEM和TEM分别对BaTiO3@TiO2纳米复合薄膜的物相和形貌进行了表征。将此电极经N719染料敏化后作为染料敏化太阳能电池的光阳极,并进行了光电性能测试。研究结果表明,水热法制备的BaTiO3薄膜晶型为四方相,呈球形多孔,平均粒径约50 nm;经过TiCl4后处理,在BaTiO3薄膜表面形成了锐钛矿相的TiO2颗粒。180℃下水热合成的BaTiO3纳米颗粒经过4次TiCl4后处理制备成的染料敏化太阳能电池取得了最优性能,其光电流密度9.78 mA cm-2,开路电压765 mV,填充因子76.1%和光电转换效率5.69%。

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 .

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。