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％。

紫外辐射法低温制备柔性TiO2薄膜电极及其性能研究

采用先研磨后超声波分散的方法制备了TiO2涂膜胶体,由其涂敷的TiO2薄膜经过紫外辐射处理后,获得了组装染料敏化太阳能电池的柔性TiO2薄膜电极。用扫描电子显微镜、红外吸收光谱仪和紫外可见光谱仪对TiO2薄膜电极进行了表征,同时,用数字源表测试了电池的光电性能。结果表明:TiO2薄膜电极具有多孔结构,其经过紫外辐射处理后,有机物完全去除;N3染料敏化后,使其吸光度增大,组装成的电池,其光电转换效率达到0.93%。

Luminol在碳掺杂的TiO2薄膜电极上的电致化学发光

鲁米诺，异鲁米诺，及其衍生物在电致化学发光，生物免疫分析等等领域已经得到广泛的研究。鲁米诺（Lumin01）在金电极，石墨电极，纳米金修饰电极上的发光机理也被详细的探讨。但是在负电位的发光却很少被研究，Kulmala研究小组发现在强的阴极脉冲下luminol可以在氧化铝膜覆盖的铝电极上产生发光现象，

Ce掺杂TiO_2薄膜电极光电催化降解甲基橙

用溶胶-凝胶法制备了泡沫镍负载TiO2及Ce离子掺杂TiO2薄膜电极,并以其为工作电极,建立了三电极光电催化体系。通过对水溶液中甲基橙的降解实验,考察了催化剂热处理温度、涂敷层数、外加电压、铈掺杂等因素对薄膜催化剂光催化性能的影响,结果表明,泡沫镍是光催化剂的优良载体;经500℃处理所得催化剂主要为锐钛矿相,催化活性最好;外加适当电压,有助于光催化降解;Ce的掺杂有易于TiO2催化活性的改善;外加适当电压有助于甲基橙的光催化降解。研究证明,500℃为铈掺杂TiO2薄膜的最佳热处理温度,外加一定电压、涂敷3层、掺杂n(Ce)/n(Ti)=2%的铈时催化剂的活性最高。

TiO_2半导体薄膜电极的光电转换性能研究

介绍了TiO2 半导体薄膜电极的光电转换原理 ,综述了近年来通过染料敏化、窄半导体敏化、过渡金属离子掺杂敏化、有机染料和无机半导体复合敏化以及在TiO2 半导体表面沉积贵金属等提高TiO2 薄膜电极光电转换效率的方法 ,并对其原理进行解释和说明。

NiAl_2O_4掺杂TiO_2薄膜电极的制备及其性能研究

采用醇-水共沉淀法制备NiAl2O4纳米粉体,将制备好的NiAl2O4纳米粉体以不同百分比掺杂到TiO2(P25)粉体中制成浆料。在浆料中加入OP乳化剂、乙酸分散剂,用丝网印刷法在涂有致密TiO2薄膜的FTO导电玻璃上制备掺杂NiAl2O4的TiO2薄膜电极。采用XRD、TEM、UV-VISI、-V伏安性能等手段对NiAl2O4粉体的晶相结构、形貌及NiAl2O4掺杂的TiO2薄膜电极的吸光性能、光电性能进行了表征。结果表明,将纳米NiAl2O4粉体掺杂到TiO2浆料中可以提高TiO2薄膜的吸光性能。当掺杂量为2%时,NiAl2O4/TiO2薄膜电极具有较好的光电性能,与未掺杂的TiO2薄膜电极相比,光电转化效率提高了17.4%,达到5.93%。

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。

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%。

电解液对TiO_2薄膜电极光电化学性能的影响

本文先用直流磁控溅射法分别在ITO导电玻璃基底上沉积TiO2和TiN二种纳米薄膜,再在500℃的马弗炉氧化性气氛下进行退火处理,制得TiO2/ITO和TiO2-xNx/ITO薄膜电极。样品的结构和成分用XRD和XPS进行表征。然后分别采用pH=10的Na2CO3/NaHCO3缓冲溶液和1M KOH水溶液作为电解液,在三电极体系中用线性扫描伏安法(LSV)和电流时间曲线(i-t)法测定二种薄膜电极在光照和暗态下的光电化学性能。研究结果表明:以1M KOH水溶液作为电解液比pH=10的Na2CO3/NaHCO3缓冲溶液作为电解液更有利于样品发挥其光催化活性;同时,TiO2-xNx/ITO薄膜电极比TiO2/ITO具有更好的光电化学性能。

掺杂Fe^(3+)的TiO_2薄膜电极的电化学研究

适量Fe^(3+)掺杂可以提高TiO2薄膜电极的光催化氧化活性。采用交流阻抗谱、平带电势等方法研究了掺杂Fe^(3+)的纳米TiO_2薄膜电极的表面结构特征及其催化性能,为其光电转换机理提供了电化学依据。

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%。

高活性TiO_2薄膜电极的制备及其光电化学性能

以Ti(n-OC4H9)4和CH3COOK为原料,采用溶胶-凝胶法在导电玻璃基底上制备K2Ti2O5薄膜,进一步以K2Ti2O5薄膜为前躯体,用离子交换法获得TiO2纳米薄膜电极。利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜的组成和表面特征;以草酸为有机污染物代表,通过光电化学技术考察薄膜的光电化学活性。结果表明:TiO2纳米薄膜具有锐钛矿晶型,其粒径随着K2Ti2O5薄膜制备温度的降低而减小,约为30～150nm;TiO2纳米薄膜在0.1mol/LNa2SO4溶液中具有典型的光电化学活性以及较高的稳定性,比在含少量草酸的溶液中采用溶胶-凝胶法制备的TiO2薄膜具有更强的光激发和更稳定的光电流响应性能,TiO2薄膜电极的平带电位发生负移,负移值为0.140V(vsSCE),饱和光电流密度为0.32mA/cm2。

Zn^(2+)离子掺杂对纳米TiO_2薄膜电极表面形貌和紫外光电性能的影响

采用sol-gel法制备了Zn2+离子掺杂的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极。通过X射线衍射(XRD)、吸收光谱、原子力显微镜(AFM),结合光电流作用谱研究了Zn2+离子掺杂对TiO2薄膜电极表面形貌和紫外光电性能的影响。结果表明,在所选浓度范围内,Zn2+离子掺杂浓度对薄膜的相组成和紫外光吸收强度无明显作用,但可显著改变薄膜表面颗粒大小和形貌特征,从而影响电极光电性能。0.1%(摩尔分数)Zn2+离子的掺杂使膜内颗粒尺寸由30nm增大至40nm,同时使表面颗粒的生长具有一定的择优取向,颗粒形状由本征薄膜的类球形变为垂直于膜面的柱状颗粒。这一结构大幅增大了薄膜的表面积,提高了载流子在固-液界面的传输效率,促使电极光电流密度(PCD)比本征电极提高40%。随掺杂浓度的提高,表面颗粒尺寸逐渐增大,形状恢复为类球形,电极光电性能有所降低。当掺杂浓度达到5%(摩尔分数)时,颗粒粒径急剧增大至130nm,表面颗粒因熔点降低而熔合成无孔表面,导致电极PCD急剧降低。

大小颗粒TiO_2复合制备纳晶薄膜电极及其性能研究

选用大小粒径分别为200nm和21nm的TiO2颗粒,采用刮涂法制备了几种不同条件的TiO2薄膜电极,研究了大小颗粒TiO2的复合方式和质量比对其所组装染料敏化太阳能电池光电性能的影响。应用红外吸收光谱仪和扫描电子显微镜对TiO2薄膜电极进行了表征,在100mW/cm2(AM 1.5G)光照下,测试了电池的光电性能。结果表明:将大颗粒TiO2作为光散射层,且大颗粒TiO2和小颗粒TiO2质量比为1∶3时,所制薄膜不但可以保持纳米粉体高比表面积的优点,同时可以提高对太阳光的散射率,用其组装的电池光电性能最好,转换效率达到2.46%。

掺杂La^(3+)对纳米TiO_2薄膜电极光电催化氧化甲醇的影响

采用改进的溶胶凝胶法制备了一系列La3+掺杂的纳米TiO2薄膜电极.由SEM图可以看出,镧的掺杂使电极表面粒径变小;通过光电化学方法研究发现,当掺杂La3+的摩尔分数为0.50%时光电流最大,是纯TiO2电极的2.25倍.用瞬态光电流谱研究了电极在甲醇溶液中的光电转换过程,结果说明TiO2薄膜为N型半导体,镧离子的掺杂改变了电极的表面形貌.

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%。

TiO_2纳米薄膜电极中光生载流子传输特性研究

采用sol-gel法制备了均匀透明的锐钛矿相纳米TiO2薄膜电极.通过瞬态光电流谱研究了液相电解液中所制备电极内光生载流子的传输特性.结果表明:在TiO2/电解液界面处,TiO2颗粒表面存在两种能够捕获光生电子的表面态.一种是O2吸附所形成的浅能级表面态(So),能级位于导带下0.5eV以内,其捕获光生电子的起始电位约为-0.4V;另一种是晶格氧离子形成的深能级表面态(Sc),能级位于带隙中部,起电子-空穴对复合中心的作用.二者对光生电子的捕获效率与电解液pH值及电极电位(U)有关.高于0.4V的电位能够显著增大光生载流子的传输速率,降低TiO2薄膜费米能级(EFn),有效抑制表面态对光生电子的捕获,进而提高阳极光电流的大小和稳定性.

纳晶TiO2多孔薄膜电极的制备及其性能研究

用溶胶-凝胶法制备的TiO2胶体与乙基纤维素粘稠剂制备胶体溶液,通过丝网印刷技术制备纳晶TiO2多孔薄膜电极,对乙基纤维素的含量、TiO2的固含量和水热时间等制备工艺参数进行了研究。利用优化工艺条件后的纳晶TiO2多孔薄膜电极组装成染料敏化太阳能电池-TiO2/0.5molL LiI+0.05mol/L I2+0.5mol/L 4-叔丁基吡啶的三甲氧基丙腈溶液/Pt,在100mW/cm2光照条件下,光电转换效率可达到6.25%。

苯封四聚苯胺/TiO_2/ITO薄膜电极光致界面电荷转移

采用水解胶溶法和旋转涂膜法分别制备出TiO2纳米粒子溶胶和TiO2/ITO薄膜,采用浸泡法制备出苯封四聚苯胺(聚苯胺)/TiO2/ITO薄膜电极.利用表面光电压谱、光致循环伏安和光电流作用谱测定了TiO2的禁带宽度和表面态能级、聚苯胺的HOMO-LUMO能级宽度和双极化子能级,确定了聚苯胺/TiO2/ITO薄膜电极能带结构.进一步分析了聚苯胺/TiO2/ITO薄膜电极的光电转换特性及光致界面电荷转移的机理.

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%。