基于TiO2纳米管阵列的染料敏化太阳电池的制备及性能研究

论文摘要

纳米技术与纳米材料作为当今热点研究领域受到广泛关注,其根本原因在于纳米尺度的物质具有特殊的光学、生物、催化等性质。众多纳米结构的材料中，TiO2因其无毒害、稳定、易于制造以及良好的抗腐蚀性得到了广泛的关注。TiO2纳米管广泛应用于光学催化、薄膜太阳能电池等科学研究。在薄膜太阳能电池中，TiO2纳米管作为承载敏化染料和传导电子的结构，必须具备高的比表面积，以吸附大量具备光生电能力的敏化染料；同时必须足够规则均匀，以防止电子传导过程中由于传导路径复杂、不规则而造成不必要的电子-空穴对的复合湮灭，所以制备有序长程、结构规则的TiO2纳米管具有重要意义。目前主流的TiO2纳米管制备技术是阳极氧化法，本文利用两步阳极氧化法，在TiO2片上成功制备了高质量的TiO2纳米管阵列薄膜。利用场发射扫描电子显微镜，对TiO2纳米管阵列薄膜进行了形貌表征。之后，将不同厚度的薄膜组装成背光式染料敏化太阳电池，并测量了它们的光电转化性能。随着薄膜层厚度的增加太阳电池的转化效率也逐渐提高。当薄膜厚度为15微米时，电池的转化效率达到3.04%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纳米半导体
• 1.2.1 纳米半导体材料
• 1.2.2 纳米半导体材料的特殊性质
• 2纳米材料基本性质'>1.3 TiO₂纳米材料基本性质
• 2的晶体结构'>1.3.1 TiO₂的晶体结构
• 2的基本物理化学性质'>1.3.2 TiO₂的基本物理化学性质
• 2纳米管有序阵列研究进展'>1.4 TiO₂纳米管有序阵列研究进展
• 2纳米管阵列的阳极氧化法制备概况'>1.4.1 TiO₂纳米管阵列的阳极氧化法制备概况
• 2纳米管阵列的主要应用研究'>1.4.2 阳极氧化TiO₂纳米管阵列的主要应用研究
• 1.5 本论文主要研究内容和章节安排
• 1.6 参考文献
• 2纳米管阵列的制备'>第二章 TiO₂纳米管阵列的制备
• 2.1 引言
• 2纳米管阵列的制备方法'>2.2 TiO₂纳米管阵列的制备方法
• 2.2.1 模板法
• 2.2.2 阳极氧化法
• 2纳米管阵列的生长机理'>2.3 阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列的生长机理
• 2纳米管阵列的形貌结构参数控制'>2.4 阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列的形貌结构参数控制
• 2.4.1 电解液的影响
• 2.4.2 电极材料的影响
• 2.4.3 阳极氧化工艺条件的影响
• 2.4.4 晶化处理
• 2.5 两步阳极氧化法
• 2.6 本章小结
• 2.7 参考文献
• 第三章 染料敏化太阳电池的制备和测量
• 3.1 实验方法
• 2纳米管阵列阳极氧化制备'>3.1.1 TiO₂纳米管阵列阳极氧化制备
• 2纳米管阵列的热处理'>3.1.2 TiO₂纳米管阵列的热处理
• 3.2 染料敏化太阳电池的组装
• 2纳米管阵列的形貌表征'>3.3 TiO₂纳米管阵列的形貌表征
• 3.4 染料敏化太阳电池的性能测试
• 3.5 结论
• 3.6 参考文献
• 第四章 总结与展望
• 4.1 本论文工作总结
• 4.2 今后工作展望
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 致谢