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%。

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%.

柔性染料敏化太阳电池光阳极的优化及叠层电池的初步研究

在前期对冷等静压制备柔性染料敏化太阳电池(DSC)研究的基础上,开展了浆料的优化及叠层DSC的研究。首先利用水热法处理由小颗粒P25调配的浆料,发现处理后浆料的稳定性及DSC的效率得到了大幅提高。在P25浆料中加入不同比例200 nm TiO2大颗粒提高光散射,当P25与200 nm TiO2比例为4:1时,DSC获得最高光电转换效率3.11%。在此基础上,尝试用N719和N749双层染料敏化,发现双层染料敏化后电池的效率介于N719和N749单独敏化的电池效率,这可能是由于光阳极变厚不利于电子传输以及染料相互接触影响染料纯度,光阳极厚度及电池结构有待于进一步优化。

ZnO基柔性染料敏化太阳能电池的研究

采用化学浴沉积法制备Zn O光阳极薄膜,并将所制备光阳极膜组装成柔性染料敏化太阳能电池。主要研究了沉淀剂的种类和沉淀剂的浓度对所形成的薄膜和电池性能的影响。采用XRD和SEM分别对薄膜的物相组成和显微形貌进行了表征。采用I-V测试系统对电池的光电性能进行测试。研究结果表明:沉积温度为80℃,六次甲基四胺(HMT)的浓度为0.30 M,硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)浓度为0.1 M时,制备Zn O薄膜光电性能较好,所组装的柔性染料敏化太阳能电池的开路电压为0.60V,短路电流为2.57 m A·cm-2,填充因子为0.72,效率为1.13%。

柔性染料敏化太阳能电池研究进展

从柔性基底的选择、低温法制备纳米晶TiO2薄膜、柔性对电极等几个方面介绍了柔性DSSC的研究进展,重点评述了纳米晶TiO2薄膜低温制备技术,如低温烧结法、微波烧结法、水热法、紫外光照射法和加压法等的优缺点,并展望了柔性DSSC未来的研究方向。

柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池关键电极材料研究进展

柔性太阳能电池具有轻便、可弯曲的优点,可用于可穿戴设备等器件的即时充电,具有广阔的应用前景,受到持续广泛的关注。柔性太阳能电池制备中的关键在于基材以及与之相关的电极材料的制备。本文综述了柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池近几年的发展情况,着重介绍了柔性染料敏化太阳能电池光阳极、对电极以及柔性钙钛矿太阳能电池的底电极和电子传输层。结果发现高温烧结目前仍是制备高效染料敏化太阳能电池光阳极不可避免的方法,而对电极则不受这一限制并且已经有多种材料的效率超过了高温烧结的铂。柔性钙钛矿太阳能电池的研究重点是用其他材料代替底电极中柔性较差的ITO以及高温烧结的电子传输材料TiO2,并且都取得显著成效。在此基础上,展望了柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池未来的发展方向。

Nb2O5包覆对TiO2纳米阵列/上转换发光复合结构柔性染料敏化太阳能电池性能的影响

采用水热法与旋涂法,成功制备出基于钛网基底的TiO2纳米线阵列/Yb-Er-F掺杂TiO2上转换发光纳米粒子(TNWAs/YEF-TiO2-UCNPs)复合结构光阳极,并将其组装成柔性染料敏化太阳能电池(DSSC)。探讨了Yb-Er-F掺杂TiO2上转换发光纳米粒子的光学性能对复合结构DSSC光电转换性能的影响,在此基础上系统研究了不同NbCl5浓度包覆对复合结构形貌和DSSCs性能的影响。结果表明:Yb-Er-F掺杂TiO2上转换发光纳米粒子的引入可以增大光阳极的入射光利用范围,但同时也会增加其内部的电子复合。通过Nb2O5纳米粒子层的包覆可以在半导体/电解液界面形成能量势垒,增加复合阻抗Rrec,抑制电子复合;提高电子收集效率ηec和光生电子寿命τe,进一步增大短路电流和开路电位,最终提高电池的光电转换效率。采用20mmol/L的NbCl5乙醇溶液旋涂制备的Nb2O5@TNWAs/YEF-TiO2-UCNPs复合结构柔性DSSC获得了最佳的光电转换效率(6.89%),比未经包覆的TNWAs/YEF-TiO2-UCNPs复合结构提升了24.3%。

柔性染料敏化太阳能电池光阳极的制备研究新进展与展望

柔性染料敏化太阳能电池在工业卷对卷生产中,生产率高,成本低,吸引了大批研究工作者的关注。简要介绍了柔性染料敏化太阳能电池的特点,重点介绍了柔性衬底的选择及柔性光阳极的制备方法。光阳极作为柔性染料敏化太阳能电池的重要组成部分,是电子激发和收集的区域,其性能决定了柔性染料敏化太阳能电池的性能。柔性染料敏化太阳能电池的光阳极的制备主要基于导电塑料薄膜和金属片,其具有可携带性、柔性、小尺寸与质量轻等特点。导电塑料薄膜衬底必须采用低温制备技术,如加压法、电泳沉积法、化学烧结法、微波辐照、紫外辐照、激光烧结和原子层沉积法等方法。而金属衬底则可采用传统的高温制备技术。

基于ZnO纳米片多级结构的柔性染料敏化太阳能电池的制备

采用水热合成法制备基于钛箔的ZnO纳米片薄膜,采用化学浴沉积法在ZnO纳米片薄膜表面原位沉积ZnO纳米粒和微球,制备了ZnO纳米片/纳米粒/微球复合结构薄膜,并将膜组装成柔性染料敏化太阳能电池。研究了钛箔预处理方式、化学浴沉积工艺对ZnO薄膜和电池性能的影响。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对钛箔和ZnO薄膜的物相组成和形貌进行表征,采用太阳光模拟器和数字源表测试了电池的J-V光电性能曲线,通过电化学阻抗谱分析了电池内部电子传输情况。研究结果表明:当钛箔基底采用酸抛光处理,将所得ZnO纳米片膜用已经预热24 h的0.15 mol/L二水乙酸锌甲醇溶液改性5 h,所得电池光电性能最好,其短路电流密度、开路电压、填充因子和光电转化率分别为11.26 mA/cm^2,0.67 V,0.60和4.51%。

柔性染料敏化太阳能电池光阳极研究进展

柔性染料敏化太阳能电池(Flexible Dye-Sensitized Solar Cell,FDSSC)具有质量轻、柔性好和耐冲击等优点,吸引了研究者们的广泛关注。作为电池的重要组成部分,光阳极是激发和收集电子的区域,其性能决定了电池的转化效率。简要介绍了FDSSC的结构和工作机理,然后综述了其光阳极的研究进展,并着重探讨了塑料基底光阳极和金属基底光阳极的制备。最后总结了FDSSC未来发展的机遇与挑战,以期为其制备提供参考和帮助。

柔性TiO2薄膜电极的制备方法及其对光电性能的影响

分别采用水热法和紫外处理低温烧结法制备了柔性TiO2薄膜电极。通过傅立叶变换红外吸收光谱仪（FTIR）、紫外可见光仪（UVSP）、场发射扫描电镜（FESEM）对两种方法制备的TiO2薄膜电极进行表征，同时，测试了不同电极组装柔性染料敏化太阳能电池的光电性能。结果表明：两种方法制备的电极均为一种多孔结构，不含有机物；紫外处理低温烧结法制备电极组装柔性电池的短路电流为4.9mA，其光电转换效率为1．28％。而水热法制备电极组装柔性电池的稳定性较好，虽然其短路电流为2．60mA，光电转换效率为1．32％。

柔性TiO_2纳米管薄膜电极的制备及其光电性能

采用水热合成法制备出TiO2纳米管,通过XRD、TEM和氮气等温吸附-脱附仪等测试手段对TiO2纳米管进行了表征.用烧结的TiO2纳米管和P25粉末混合制成薄膜电极,并研究了薄膜电极的表面形貌、染料吸附量和光电性能.研究表明,加入TiO2纳米管可以制备出机械稳定的薄膜;掺杂TiO2纳米管的含量越多,薄膜电极的染料吸附量越大;掺杂5%烧结纳米管粉末的薄膜电极的光电性能最好,其短路电流可达3.25mA,光电转换效率达到1.67%.

柔性染料敏化太阳能电池多孔纳米TiO_2薄膜的制备

以商用二氧化钛(P25)为原料,无水乙醇和蒸馏水为分散剂,并加入少量的异丙氧醇钛(TTIP)制备二氧化钛浆体.水热前,延长浆体搅拌时间对抑制薄膜的开裂有一定作用,实验发现搅拌48h较为合适.少量的TTIP加入后,TiO2颗粒之间的化学连接性以及TiO2薄膜与基底的黏结性明显增强.研究发现紫外处理TiO2薄膜时间为2h时效果最佳,不仅去除了其中的有机物,而且由此引起的轻微加热对去除薄膜中的少量水分也起了关键作用.经过TEM,XRD,SEM和电池性能的测试及表征,结果显示:TTIP水解生成的是锐钛矿型的TiO2,当加入TTIP的摩尔百分含量为6时,电池性能较好.在100mWcm-2(AM1.5)模拟太阳光辐照下,该电池的光电转换效率达到3.84,开路电压、短路电流和填充因子分别为0.769V,7.20mAcm?2和0.686.

低温制备高效透明铂对电极及其在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

采用真空热分解法在柔性ITO/PEN衬底上120℃制备高效透明柔性铂对电极,获得的铂对电极在柔性染料敏化太阳能电池中显示出较好的化学稳定性、良好的透光性及对I3-/I-有较高的催化性能.与染料敏化的TiO2/Ti光阳极组装的柔性染料敏化太阳能电池在100mW cm-2模拟太阳光照下,光电转换效率达到5.14%.相比较于其他制备铂对电极的方法,真空热分解法适用于低温在柔性聚合物衬底上制备铂对电极.

紫外处理低温烧结柔性TiO_2薄膜电极的性能研究

采用HNO_3水溶液分散P25制得了TiO_2/NO_3^-粉末,并将TiO_2/NO_3^-粉末和聚乙二醇(PEG)水溶液混合配制成室温涂膜浆体,紫外处理低温烧结涂敷的TiO_2薄膜,以获得柔性染料敏化太阳电池的TiO_2薄膜电极。用傅立叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)、紫外可见光仪(UVSP)、场发射扫描电镜(FESEM)对TiO_2薄膜电极进行表征,同时,测试了电极组装电池的光电性能。结果表明:TiO_2薄膜电极是一种多孔结构,其经过紫外处理后有机物完全去除,吸光度增大;TiO_2薄膜电极经过紫外处理后组装的柔性染料敏化太阳电池,其短路电流和开路电压都有所提高,其光电转换效率提高到1.28%。

新型柔性染料敏化太阳能电池的研制及其关键技术应用

能源紧缺与环境污染是目前人类面临的两大问题,太阳能这一可再生清洁能源的使用是解决问题的关键途径。染料敏化太阳能电池(DSSC)正是伴随新能源材料发展起来的。传统DSSC以导电玻璃为衬底,由于导电玻璃质量大、易破碎,给DSSC实际应用带来不便,因此为提高DSSC的柔钿性和轻量性,以柔性导电薄膜为衬底的轻质可卷曲DSSC逐渐被开发。