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%。     

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。     

四氯化钛处理对染料敏化太阳能电池性能的影响及光电致变色器件的构建

通过将不同浓度的四氯化钛溶液水解,在二氧化钛多孔膜上形成致密的阻挡层薄膜,抑制光生电子与电解液中I_3~-的复合,提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率;将优化后的太阳能电池经外电路与基于普鲁士蓝的电致变色器件连接,构建光电致变色器件。结果表明,经0.1 mol/L四氯化钛溶液处理的二氧化钛光阳极的太阳能电池的光电转换效率为4.42%。将该条件下的太阳能电池构建于光电致变色器件中,太阳能电池产生的电压可驱动电致变色器件变色,变色前后器件在700 nm波长处的透过率调制幅度可达52.77%。     

聚4-乙烯基吡啶凝胶电解质在DSSCs中应用性能

采用自由基溶液聚合法合成出聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物,通过聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物与交联剂发生化学交联反应固化液体电解质,制得凝胶电解质,并将凝胶电解质应用于染料敏化太阳能电池,测定了电池的光电性能。研究发现,聚合物质量分数为凝胶电解质前驱体5%时,制备的染料敏化太阳能电池光电性能最佳,光电转换效率可达到纯液体电解质染料敏化太阳能电池的65.43%,而含离子液体凝胶电解质染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达到含离子液体电解质染料敏化太阳能电池的97.41%,且电池稳定性较好。对凝胶电解质在柔性染料敏化太阳能电池中的应用也进行了初步研究。     

聚4-乙烯基吡啶凝胶电解质在DSSCs中应用性能

采用自由基溶液聚合法合成出聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物,通过聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物与交联剂发生化学交联反应固化液体电解质,制得凝胶电解质,并将凝胶电解质应用于染料敏化太阳能电池,测定了电池的光电性能。研究发现,聚合物质量分数为凝胶电解质前驱体5%时,制备的染料敏化太阳能电池光电性能最佳,光电转换效率可达到纯液体电解质染料敏化太阳能电池的65.43%,而含离子液体凝胶电解质染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达到含离子液体电解质染料敏化太阳能电池的97.41%,且电池稳定性较好。对凝胶电解质在柔性染料敏化太阳能电池中的应用也进行了初步研究。     

环丁砜在染料敏化太阳能电池固体电解质中的应用

以CuSCN、环丁砜、1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘、PEDOT:PSS为原料制备了染料敏化太阳能电池固体电解质,研究并探讨了环丁砜对电池光电性能的影响,同时对电池稳定性能进行了考察。结果表明,环丁砜引入染料敏化太阳能电池固体电解质中,电池的光电性能及稳定性能均得到了一定的改善;当环丁砜加入量为0.18g、CuSCN粉体为0.25g时,染料敏化太阳能电池短路电流密度为3.92mA/cm2,开路电压为0.42V,光电转换效率为0.86%,电池性能较稳定。     

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%。     

稀土离子掺杂荧光粉材料在染料敏化太阳能电池中的研究进展

介绍了近年来稀土荧光粉材料在染料敏化太阳能电池中的研究进展,稀土发光材料将红外和紫外光转换为可以被太阳能电池吸收的可见光或近红外光,增大了光的响应范围。稀土材料的上/下转换性能还能改善器件的敏化程度、光捕获概率和稳定性。通过掺杂1个或多个稀土离子产生更多的电子-空穴对来达到增大光电效率的目的,控制稀土纳米荧光粉颗粒的粒径也能够增加光透射的距离并减少光的损失。因此,设计稀土荧光粉配比,优化器件结构在提升电池性能中发挥重要作用,对未来太阳能领域的突破和发展具有重要的理论和现实意义。     

美人蕉花青素/N719染料共敏化太阳能电池性能

为了拓宽染料电池对太阳光谱的响应范围,提高光电转化效率,从天然植物美人蕉中提取了天然花青素染料,作为染料电池的共敏化剂。测试了花青素乙醇溶液的紫外-可见光谱,利用循环伏安法研究了它的氧化还原行为,并测试了其与N719共同敏化后的染料敏化太阳能电池的光学性能。结果表明:美人蕉花青素符合光敏染料的电子注入驱动力的要求;与N719的最优共敏化条件是花青素敏化60 min,N719敏化24 h。共敏化后电池光电压为0.8 V,短路电流密度为5.97 mA/cm2,填充因子F为0.55。光电转换效率为2.65%,比N719单独敏化提高了61%。说明美人蕉的花青素染料作为共敏化剂使用,能够拓展对太阳光谱的吸收范围,并且有助于提高染料电池性能。     

共吸附剂对染料敏化太阳能电池光伏性能的影响

利用市售联吡啶钌染料TG6为敏化剂制备染料敏化太阳能电池,引入鹅去氧胆酸(CDCA)为共吸附剂优化电池的光伏性能。实验结果表明,当TG6浓度为0.3 mmol/L,共吸附剂CDCA浓度为10 mmol/L时,以TG6敏化的太阳能电池的光电转换效率为4.64%,比未优化的同类电池提高了23%。电化学阻抗分析表明CDCA的引入,使染料/二氧化钛/电解液界面的回传电阻提升了近50%,有效提升了光生电子寿命,实现了抑制光生电子复合的目的。     

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.     

Ca_3Ga_2Ge_3O_(12):Pr~(3+),Yb~(3+)发光性能及其在染料敏化太阳能电池中的应用

通过将量子剪裁发光和长余辉发光材料的优点结合起来,本文提出了一种量子剪裁长余辉发光机理,以解决实际应用中量子剪裁需要实时激发源及长余辉发光过程效率较低的缺点。为了验证这一机理,采用固相反应法制备了Ca_3Ga_2Ge_3O_(12):Pr~(3+),Yb~(3+)(CGGPY)荧光粉,并将其应用在染料敏化太阳能电池中以提升光电转化效率。利用X射线分析仪、能量色散X射线分析仪、荧光分光光度计和电化学工作站分别对CGGPY荧光粉的晶体结构、元素成分含量、光学性质及染料敏化太阳能电池(DSSCs)的平带电势、饱和电流密度和光伏参数进行表征。实验结果表明在DSSCs中掺杂CGGPY荧光粉能够将紫外光转换成近红外光,进而增加DSSCs的吸收效率及其光电流。当CGGPY掺杂的质量分数为6%时,DSSCs的光电转换效率达到8.658%,比未掺杂CGGPY的DSSCs提高了约46.7%。这种方法为提高DSSCs的光电转换效率提供了一条有效途径。     

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%。     

纳米TiO2染料敏化太阳电池的电极修饰和光电复合研究(英文)

染料敏化太阳电池由于其较高的光电转换效率和低成本等因素正越来越受到人们的重视,当前其技术发展最为核心的问题是如何减少暗电流、进一步提高其光电转换效率.本工作对染料敏化太阳电池的光阳极进行了不同方法的TiCl4修饰处理,测量了各种不同修饰处理下的TiO2太阳电池的光电转换性能.通过248?nm波长的准分子脉冲激光辐照下的开路光电压Uoc随时间的衰减变化关系,研究了单色脉冲激光下的染料敏化TiO2太阳电池的光电子复合效应,从中明确了TiCl4修饰对染料敏化TiO2太阳电池暗电流的调制所起的重要作用.     

TiO_2纳米管制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用强碱水热法由钛粉和NaOH溶液水热反应合成二氧化钛纳米管,并用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线电子衍射(XRD)等表征手段对反应产物进行表征.该方法制备的二氧化钛纳米管长度为200~300 nm,管径为20~25 nm.采用丝网印刷技术将二氧化钛纳米管粉末印制在掺杂氟的SnO2导电玻璃(FTO)上,并进行热处理.随后,将印制了薄膜的FTO导电玻璃浸泡在染料中,浸泡一段时间后,将其与导电面涂了铂的FTO导电玻璃组装成染料敏化太阳能电池,并对电池性能进行测试.在模拟太阳光照射下,该电池的填充因子为0.43,短路电流为0.48 mA,断路电压为0.35 V,光电转换效率为0.07%.     

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%.     

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。     

质子钛酸盐热解TiO_2纳米棒的光电性能研究（英文）

为了进一步提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率,采用水热法制备质子钛酸盐纳米棒,并在300,500℃和700℃下分别对上述样品烧结得到二氧化钛纳米棒。利用扫描电子显微镜和X射线衍射分析手段对样品进行了表征。将上述样品组装成染料敏化太阳能电池,并对其进行光电性能测试。测试结果表明700℃烧结得到的二氧化钛纳米棒具有最高的光电转换效率为1.13%。交流阻抗,强度调制光电流谱和光电压谱测试结果进一步显示700℃烧结得到的锐钛矿纳米棒具有较低的电荷转移电阻,快速的电子转移速率和较长的电子寿命。上述结果表明高温烧结得到的二氧化钛纳米棒电子-空穴复合几率少,电子收集效率高,相应的光电转换效率也高。     

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%.     

单一天然染料制备染料敏化太阳能电池

目的研究天然染料敏化太阳能电池的光电性能并降低其生产成本,提高染料敏化太阳能电池的制作效率.方法采用一种有效的天然染料的提取与纯化方法,从不同种类的植物中提取了十一种天然染料,包括蔬菜、水果、茶叶等,组装成天然染料敏化太阳能电池,并检测其光电性能,最后对各个天然染料敏化太阳能电池的光电性能进行分析.本实验还采用了静电喷镀的技术,将染料喷镀到工作电极上,并将采用静电喷镀技术得到的结果与传统浸泡的方法相比较.结果采用蓝莓制备的染料作为光敏剂敏化的太阳能电池在所研究的十一种染料中表现出最好的光电性能,其光电转化效率达到1.11%.结论这种静电喷镀技术不仅提高了染料敏化太阳能电池的制作效率,从检测结果看,染料的吸光度也大大提高,为染料敏化太阳能电池光电转化效率的提高以及未来染料敏化太阳能电池的商业化发展奠定了基础.