无敏化TiO2太阳能电池研究

论文摘要

太阳能发电是当前太阳能利用最活跃、并已形成产业的领域之一。新近发展的TiO2染料敏化太阳能电池（DSSC）以其相对低廉的成本和较好的光电转换效率受了到各国学者和政府的广泛关注,被认为是太阳能转化领域最有前途的体系。如何进一步提高TiO2电极、敏化染料、电解质溶液和对电极的各项性能,从而提高其光电转换效率,达到应用化目标,是目前DSSC电池研究的热点和难点。本文对DSSC电池的研究进展进行了综述,详细地介绍了DSSC的结构,系统地总结出了DSSC电池的工作原理,对影响其光电转换效率的关键因素如TiO2工作电极、电解质溶液和对电极作了深入评述；结合本实验室对纳米TiO2深入研究的优势,本文对DSSC电池展开了系统的研究,并取得了一些重要进展,得出了一些重要结论,为后续研究奠定了良好的基础。本文以四氯化钛、氨水、表面活性剂吐温80等简单易得的试剂为主要原料,采用分步水解法制备出混晶纳米二氧化钛分散乳液；采用XRD、TEM等分析手段,对产品的物相、形貌进行了表征,结果表明：所制乳液为混晶结构。TEM形貌分析,乳液分散性能良好,粒子基本为球形,粒径约为10 nm；用乳液提拉法将所制得的乳液提拉成膜作为二氧化钛电极,对TiO2混晶乳液及TiO2膜进行了详细的表征,得出结论：混晶乳液的沉降是由于金红石粒径太大,锐钛矿和金红石粒径不在一个数量级上。经改进,乳液的性能得到了很大的提高。以I2／I-溶液为电解液,Pt为对电极,将其组装成二氧化钛电池。以GY—1型溴钨灯作为光源,测得电池开路电压为0.60V,短路电流为4.3mA,计算电池光电能量转换效率为2.88%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 摘要
• 1.1 引言
• 1.2 太阳能电池的发展历史
• 1.3 染料敏化太阳能电池（DSSC）的研究进展
• 1.3.1 DSSC电池的基本结构和工作原理
• 1.3.2 DSSC电池的测试
• 1.3.3 DSSC电池的研究进展
• 1.4 DSSC电池的发展前景
• 1.5 本文研究内容、目的和意义
• 第2章 混晶纳米二氧化钛乳液的制备及表征
• 摘要
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验仪器和样品
• 2.2.2 样品的制备过程
• 2.2.3 光吸收性能试验
• 2.2.4 混晶纳米二氧化钛及其乳液的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应介质酸碱度对晶型的影响
• 2.3.2 碱性条件下的pH值对乳液光催化性能的影响
• 2.3.3 酸性条件下的反应时间对混晶中金红石含量及乳液光催化性能的影响
• 2.3.4 混晶纳米二氧化钛分散乳液的表征
• 2.3.5 光催化性能
• 2.4 结论
• 2纳米晶太阳能电池的研究'>第3章 TiO₂纳米晶太阳能电池的研究
• 摘要
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 导电玻璃的清洗
• 3.2.3 对电极的制备
• 2乳液的制备'>3.2.4 混晶TiO₂乳液的制备
• 3.2.5 样品表征
• 2电极的制备'>3.2.6 TiO₂电极的制备
• 3.2.7 电解质溶液的配制
• 3.2.8 电池的组装
• 2电池性能的测量'>3.2.9 TiO₂电池性能的测量
• 3.3 结果与讨论
• 2乳液的表征'>3.3.1 TiO₂乳液的表征
• 2的膜的表征'>3.3.2 TiO₂的膜的表征
• 3.3.3 烧结对导电玻璃的影响
• 2乳液及TiO₂膜的共同优化'>3.3.4 TiO₂乳液及TiO₂膜的共同优化
• 3.3.5 金红石和锐钛矿在乳液中不同比例的影响
• 3.3.6 乳液提拉法制备电极的影响因素讨论
• 3.3.7 其它制膜工艺的比较
• 2电极的烧结对电池性能的影响'>3.3.8 TiO₂电极的烧结对电池性能的影响
• 2电池的性能'>3.3.9 TiO₂电池的性能
• 3.4 结论
• 第4章 结论
• 参考文献
• 研究成果
• 致谢