不同厚度多孔TiO_2光阳极对量子点敏化太阳能电池性能的影响

通过旋涂法以P25、松油醇、乙基纤维素为原料制备了浆料,并将其均匀涂布在FTO导电玻璃上,通过控制旋涂次数来制备不同厚度的TiO_2光阳极膜,利用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌和结构进行了表征。采用CdS量子点做敏化剂,通过连续离子层沉积(SILAR)法制备CdS/TiO_2光阳极,以化学浴沉积(CBD)法制备CuS对电极,最终组装为电池器件。通过对电池的光电性能测试,首先明确了不同CdS沉积次数的CdS/TiO_2光阳极对电池的光电性能影响,在最佳的CdS沉积次数上得到了不同旋涂厚度TiO_2光阳极对电池的光电性能的影响。实验结果表明,当CdS沉积次数为9次,TiO_2旋涂次数为3次,厚度为15μm时,电池的短路电流密度和光电转换效率均达到最大值分别为:Isc=8.18mA·cm-2、η=2.32%。     

金纳米颗粒对染料敏化太阳能电池性能的优化

采用球磨法制备一系列掺杂有不同含量立方形金纳米颗粒的复合光阳极薄膜,并组装成染料敏化太阳能电池,研究立方形金纳米颗粒对光阳极薄膜以及染料敏化太阳能电池性能的影响。研究表明,当掺入立方形金纳米颗粒的质量分数为0.8%时,太阳能电池呈现出最优性能,其短路电流密度为15.32mA/cm~2,光电转换效率为6.708%,相比基于纯TiO_2光阳极分别提高14.47%和12%。太阳能电池性能的显著提高主要归因于立方形金纳米颗粒独特的局域表面等离子体共振效应,其能有效改善染料分子的光吸收性能,进而提高电池的光电转换效率。     

石墨烯/TiO_2纳米棒复合光阳极薄膜

本文基于TiO_2纳米棒具有较大的比表面积和定向传输电子的能力,可降低光生电子和空穴的复合几率,进而提高DSSC的光电转换效率。由于石墨烯超低的电阻率,良好的稳定性以及优异的透光性能,期望在光阳极薄膜中引入石墨烯,提高电子传输能力。利用水热法合成长度为200~300 nm,直径为20 nm左右TiO_2纳米棒。TiO_2纳米棒与不同石墨烯质量含量复合,利用电流体动力学技术制备了呈多孔状态的石墨烯/TiO_2纳米棒复合薄膜。其中石墨烯的质量分数为3%的光阳极薄膜的DSSC的光电转换效率达4.23%,相对于无石墨烯掺杂的TiO_2纳米棒光阳极薄膜提高了36%。     

Au/TiO_2纳米介孔空心球在DSSCs中的应用和性能研究

通过简单溶胶-凝胶和水热法设计制备了一种新颖的Au/TiO_2纳米空心球材料,Au纳米颗粒均匀地嵌入在TiO_2空心球内。利用这种材料的增强入射光吸收能力、染料吸附能力与TiO_2和Au纳米颗粒间的局域表面等离子体共振(LSPR)效应来提高电池的光电转换性能。短路电流-开路电压曲线(J-V)表明基于Au/TiO_2复合材料的DSSCs的光电转换效率高于纯TiO_2空心球DSSCs的光电转换效率。特别是,当Au/TiO_2质量比为5%时,电池展现出高达7.57%的光电转换效率,比纯TiO_2空心球的提高了近39%。     

TiCl_4处理TiO_2光阳极对量子点敏化太阳能电池性能的影响

为了优化TiO_2光阳极,研究TiCl_4不同处理过程得到的光阳极对于Pb S/Cd S量子点敏化太阳能电池性能的影响.通过TiCl_4处理得到的TiCl_4-TiO_2、TiO_2-TiCl_4、TiCl_4-TiO_2-TiCl_4光阳极的量子点太阳能电池的光电转换效率分别为1.241%、1.092%、1.197%,复合电阻分别为65.53Ω、31.61Ω、51.13Ω;未经过TiCl_4处理的光阳极的转化效率为1.109%和复合电阻33.02Ω.实验结果表明:TiCl_4的前处理可以增大复合电阻,使光电转化效率提高了10%.     

CeO_2掺杂对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

采用水热法制备不同浓度CeO_2掺杂TiO_2薄膜,并以其为光阳极组装染料敏化太阳能电池(DSSCs),同时考察不同CeO_2掺杂浓度对TiO_2光阳极的光电转换效率的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等测试手段、紫外可见漫反射谱(UV-Vis DRS),对制得的光阳极薄膜进行晶体结构、表面形貌、微观结构、元素价态以及光学特性的表征,并对组装的DSSCs进行光电性能测试。结果表明:适量浓度的CeO_2掺杂可提高太阳能电池中的短路电流与光电转换效率;与纯TiO_2光阳极相比,0.015mol·L~(-1) Ce(NO_3)_3修饰的CeO_2/TiO_2光阳极的光电转换效率从2.44%提高到5.91%。     

Eu掺杂TiO_2染料敏化太阳能电池下转换光阳极的制备及性能

用溶胶-凝胶法制备了Eu掺杂TiO_2粉体(TiO_2:Eu~(3+)),并以质量分数50%的商用TiO_2(P25)为基体,制备了下转换光阳极,将其用于染料敏化太阳能电池,研究了不同Eu掺杂含量对电池性能的影响。荧光光谱显示,TiO_2:Eu~(3+)受463nm光激发,发射587、612、700nm波长的可见光,具有下转换功能。当Eu摩尔分数为1.5%时制备的下转换光阳极短路电流达到12.78mA/cm~2,与未使用下转换光阳极的电池相比,提高了12.69%,转换效率也提高了11.44%。     

CdS/Cu2O太阳能电池的制备及膜厚对光电性能的影响

采用水浴法和电沉积法制备CdS/Cu2O复合膜,组装成异质结薄膜太阳能电池。通过改变薄膜的厚度,测试了不同厚度的窗口层和吸收层对太阳能电池性能的影响。实验表明,在400 nm厚的CdS薄膜上沉积30次Cu2O薄膜,所获得的复合膜具有最大的填充因子FF(为0.42)和光电转换效率η(0.05%)。并通过实验发现,适当减少CdS窗口层的厚度,可以提高光的透射率,产生更多的光生载流子,提高了光电转换效率。适当增加Cu2O吸收层的厚度,可以提高光的吸收率,产生更多的光生载流子,提高了光电转换效率。     

纳米TiO2的表面修饰及其光电性能

研究了表面修饰对TiO2光阳极微结构和光电性能的影响。结果表明，在纳米TiO2颗粒表面涂敷一层适当厚度的WO3阻挡层能够有效抑制光生电子与电解质中的阳离子或氧化态的染料分子之间的复合，从而提高了染料敏化太阳能电池的开路电压、短路电流和光电转换效率。但过厚的WO3阻挡层虽能抑制电荷复合，也阻碍了电子注入过程，不利于电池转换效率的提高。     

不同形貌TiO_2纳米棒对量子点敏化太阳能电池效率的影响

结合材料合成与器件制作,通过TiO_2纳米棒基量子点敏化太阳能电池光电转换性能研究,探讨影响电池性能的关键因素,并在电池制作过程中进行有针对性的优化,旨在提高量子点敏化太阳能电池的光电转换效率。在此采用水热合成法,探索了不同的水热合成条件,对TiO_2纳米棒形貌的影响,并且以CdS作为敏化剂制得了不同形貌的TiO_2纳米棒基量子点敏化太阳能电池。得出了水热合成条件为:15mL浓盐酸,15mL去离子水,150℃加热温度时效率最高的结论。     

电泳沉积制备TiO2纳米片作为钙钛矿太阳电池缓冲层

有机-无机杂化钙钛矿太阳电池自诞生以来,经过十几年的探索与发展,其认证效率由最初的3.8％发展为25.2％.界面问题一直是提升器件光电转换效率的关键.利用电泳沉积法制备TiO2薄膜,以TiO2纳米片为缓冲层制备钙钛矿太阳电池,研究TiO2缓冲层对钙钛矿太阳电池(PSCs)的光电转换效率及载流子运输的影响.结果表明,相对于未加入缓冲层的PSCs,电池的光电转换效率由10.78％提升至12.71％.TiO2缓冲层的加入有效地改善了界面接触问题,降低了电荷转移时的电阻,促进了载流子的运输,明显提高了钙钛矿太阳电池的光伏性能.     

Ce~(3+)/Y~(3+)双掺杂TiO_2薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用溶胶-凝胶法制备稀土铈和钇双掺杂的二氧化钛发光薄膜,涂覆在染料敏化太阳能电池光阳极上,形成阻挡层。利用荧光光谱仪及X射线衍射仪对铈、钇双掺杂的二氧化钛粉体进行表征。荧光光谱显示,铈、钇双掺杂的二氧化钛粉体在受到471nm波长光照射时可发射出波长642nm的可见光。光电流-光电压曲线表明,当铈钇总掺量为3%、二者摩尔比为8∶2时,电池电流密度有所提高,光电转换效率从2.94%提高到3.66%。研究了稀土铈、钇之间的能量传递过程及其对染料敏化太阳能电池光电转换效率的影响,结果表明,稀土铈、钇能够拓宽光阳极的光谱吸收范围,提高电池的光电性能。     

电沉积法制备SrTiO_3/TiO_2多层复合结构及其性能表征

采用电沉积法在TiO_2纳米管阵列上制备了SrTiO_3/TiO_2多层复合结构。研究了不同反应条件对SrTiO_3/TiO_2多层复合结构形貌的影响。利用扫描电子显微镜、X-射线衍射仪、能谱仪和电化学工作站对制备的SrTiO_3/TiO_2多层复合结构进行了表征。结果表明,在不同的条件下分别可以得到管状SrTiO_3/TiO_2复合结构和花瓣状SrTiO_3/TiO_2复合结构。其中,管状SrTiO_3/TiO_2复合结构的光电化学性能较纯TiO_2纳米管阵列有较大提高,而花瓣状SrTiO_3/TiO_2复合结构的光电化学性能提高不大。     

ECR-PECVD制备纳米硅颗粒薄膜

为消除紫外线对硅基薄膜太阳能电池的热损害,并进一步提高电池转换效率,提出在硅基薄膜太阳能电池顶部低温下制备一薄层纳米硅薄膜.在P型(100)硅片上采用电子回旋共振微波等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)技术交替沉积SiO2/Si/SiO2层,改变衬底温度和H2流量沉积纳米硅薄膜,探讨低温下直接制备纳米硅薄膜的...     

水热法合成染料敏化太阳能电池薄膜电极及其性能

目的研究不同水热反应条件对薄膜太阳能电池性能的影响,使其光电转换效率达到较高水平.方法采用通常的水热合成方法制备纳米Ti O2和掺Zn2+纳米Ti O2,用其组装染料敏化太阳能电池,利用紫外可见光谱测试分析不同薄膜样品对染料的吸附量和吸光特性,利用标准太阳光模拟器和数字源表测定电池的光电转换效率,利用扫描电子显微镜观察薄膜形貌.结果用180℃水热反应12 h合成的纳米Ti O2制作成的电池,所得光电转换效率最高可达到4.00%.用200℃水热反应12 h并且掺杂Zn2+的纳米Ti O2制作成的电池,所得光电转换效率最高可达3.65%.纳米Ti O2薄膜对染料的吸附量最高可达2.51×10-7mol/cm2.结论扫描电镜观察揭示出样品的孔结构丰富,有较小的粒径,说明水热合成法制备的纳米Ti O2薄膜电极具有较大的比表面积.当230℃水热反应12 h时,Ti O2薄膜对染料的吸附量最大.当180℃水热反应12 h时,染料敏化太阳能电池的光电转换效率最大.Zn2+的掺杂并未改善薄膜电极的光电特性.     

尖晶石型MAl_2O_4(M=Cu、Ni)粉体的制备及其光电性能

采用柠檬酸法制备了尖晶石型粉体MAl2O4(M=Cu、Ni),并采用XRD、UV-vis对粉体进行表征。将两种粉体分别复合到TiO2光阳极中,测试MAl2O4(M=Cu、Ni)/TiO2复合光阳极的光电性能。结果表明,MAl2O4(M=Cu、Ni)纳米粒子为窄禁带半导体材料;将MAl2O4(M=Cu、Ni)纳米粒子复合到TiO2中,电池的性能都有所提高;当MAl2O4(M=Cu、Ni)纳米粒子的质量分数为2%时,电池性能最好,且CuAl2O4/TiO2复合薄膜电池的性能优于NiAl2O4/TiO2复合薄膜电池,转化效率分别提高了61%和30%。     

染料敏化纳米晶MgO/TiO2薄膜太阳能电池

染料敏化TiO2薄膜太阳能电池被认为是硅基太阳能电池的潜在替代产品,但其光电转化效率较低.为了提高光电转化效率,采用物理吸附的方法,利用宽禁带半导体MgO对TiO2光阳极进行表面修饰.研究表明:大部分MgO进入到TiO2的表面结构中,复合薄膜形成的表面势垒改变了TiO2的禁带结构,有效的抑制了电池内部复合反应的进行,使电池的光电转化效率提高.MgO与TiO2之间的界面效应,增加了光在薄膜内的传输路径,使电池吸光度、染料吸附量增加.其中光电转化效率同未经修饰的染料敏化TiO2薄膜太阳能电池相比,提高了24.5%.     

添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

为了钝化甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)钙钛矿薄膜表面的缺陷,在PbI2前驱液中引入氨基锂(LiNH_2)作为添加剂制备钙钛矿电池器件,对其电学性能、表面形貌、结晶性、紫外可见光谱和荧光光谱进行测试分析,考察不同质量分数LiNH_2对钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明:LiNH_2含有孤对电子,能够钝化钙钛矿缺陷,有利于光生激子的解离,提高器件的光电效率及稳定性;当LiNH_2质量分数为2%时获得了最优的器件性能,与无添加剂的器件相比,钙钛矿电池器件的开路电压(Voc)从0.96 V提升至1.00 V,短路电流(Jsc)从18.47 mA/cm~2增加至20.24 mA/cm2,填充因子(FF)从0.53提高到0.63,光电转换效率(PCE)由9.4%提升至12.6%,器件没有回滞现象。     

水热法制备TiO_2致密层及其在钙钛矿太阳电池中的应用

通过水热法在180℃下制备了三种不同厚度的TiO_2致密层并成功应用于钙钛矿太阳电池。通过场发射扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对TiO_2致密层的形貌、成分及晶型进行表征,并利用电流-电压(I-V)特性曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究了TiO_2致密层的厚度对钙钛矿太阳电池光电性能的影响。研究表明:随着TiO_2致密层厚度的增加,钙钛矿太阳电池的转换效率先增加后降低,在厚度为300nm时转换效率较高,为3.31%。     

SrO包覆TiO2光阳极的制备及性能

采用浸泡包覆的方法在染料敏化太阳电池的TiO2光阳极表面包覆了一薄层SrO,对TiO2光阳极和TiO2光阳极在饱和SrCl2溶液中浸泡不同时间得到的TiO2/SrO复合光阳极的紫外可见光谱进行了表征,并对SrO包覆TiO2光阳极制备的染料敏化太阳电池的光电转化率、单色光转化效率进行了测试。研究表明,包覆不同厚度的SrO后,在380nm左右出现红移现象,拓宽了可见光区吸收范围;在浸泡时间为20min时制备的具有TiO2/SrO核壳结构的光阳极具有高的转化效率,比同条件下制备的纯TiO2光阳极染料敏化电池的转化率提高了22.3%,单色光转化率提高了16%。