SnO2/CNT纳米复合材料作为染料敏化太阳能电池的非铂对电极

通过水热法成功制备复合材料SnO_2/CNT,将其首次用作染料敏化太阳能电池(DSSC)的对电极,加速I3-到I-的还原。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析,证明SnO_2纳米颗粒附着在CNT表面,形成了均匀的多孔网络结构。循环伏安测试(CV)测试表明,SnO_2/CNT复合对电极的活性表面积最大,比SnO_2、CNT和Pt电极有更高的阴极电流密度。同时,SnO_2/CNT对电极对I3-还原有较小的电荷传输电阻(6.13Ω·cm2)。最后,由SnO_2/CNT对电极组装的DSSC的能量转换效率(4.44%)与Pt电极组装的DSSC的效率(5.27%)相当。     

染料敏化太阳电池CuAl2O4/TiO2光阳极制备及性能

采用柠檬酸法制备了尖晶石型纳米晶CuAl2O4,将其添加到P25(degussa,TiO2)中,制备成CuAl2O4/TiO2薄膜光阳极,并组装成染料敏化太阳电池(DSSC),对其光电性能进行表征。结果表明:CuAl2O4的加入,电池性能得到提高;当CuAl2O4含量为2%(质量分数)时,与纯TiO2薄膜光阳极相比,光电转化效率提高了39.1%。     

Nb2O5包覆对TiO2纳米阵列/上转换发光复合结构柔性染料敏化太阳能电池性能的影响

采用水热法与旋涂法, 成功制备出基于钛网基底的TiO₂纳米线阵列/Yb-Er-F掺杂TiO₂上转换发光纳米粒子(TNWAs/YEF-TiO₂-UCNPs)复合结构光阳极, 并将其组装成柔性染料敏化太阳能电池(DSSC)。探讨了Yb-Er-F掺杂TiO₂上转换发光纳米粒子的光学性能对复合结构DSSC光电转换性能的影响, 在此基础上系统研究了不同NbCl₅浓度包覆对复合结构形貌和DSSCs性能的影响。结果表明：Yb-Er-F掺杂TiO₂上转换发光纳米粒子的引入可以增大光阳极的入射光利用范围, 但同时也会增加其内部的电子复合。通过Nb₂O₅纳米粒子层的包覆可以在半导体/电解液界面形成能量势垒, 增加复合阻抗R_rec, 抑制电子复合; 提高电子收集效率η_ec和光生电子寿命τ_e, 进一步增大短路电流和开路电位, 最终提高电池的光电转换效率。采用20 mmol/L的NbCl₅乙醇溶液旋涂制备的Nb₂O₅@TNWAs/YEF-TiO₂-UCNPs复合结构柔性DSSC获得了最佳的光电转换效率(6.89%), 比未经包覆的TNWAs/YEF-TiO₂-UCNPs复合结构提升了24.3%。     

基于正交试验法TiO2纳米薄膜的制备及光电性能的研究

以商业TiO2纳米粉(P25)为原料,将其充分研磨得到胶体,用刮涂和热处理的方法在氟掺杂氧化锡导电玻璃基底上制备TiO2纳米多孔薄膜阳极,并组装成染料敏化太阳能电池(DSSC).对TiO2膜进行X射线衍射、扫描电镜表征分析,并对所制备的DSSC进行光电性能测试.采用正交实验设计优化制备TiO2胶体时乙酰丙酮、OP乳化剂、蒸馏水的量和研磨时间,并讨论其对DSSC性能的影响.用在最优参数下所得胶体制备的DSSC的光电转换效率最高,约为4.51％.     

染料敏化太阳能电池中CuO/TiO2薄膜制备及应用

采用普通直流电沉积和超声直流电沉积制备Cu∕TiO2纳米管阵列∕Ti基复合薄膜,而后在NaOH溶液中用电氧化的方法将Cu单质氧化成CuO,制备了CuO∕TiO2纳米管阵列∕Ti基复合薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对两种复合薄膜电极的形貌和结构进行了表征,详细考察了电镀工艺参数(电流密度)和超声波对复合薄膜形貌的影响。同时通过稳态光电响应技术对复合薄膜电极组成的染料敏华太阳能电池(DSSC)的光电性能进行了研究,结果表明:通过普通直流电沉积在工艺参数(3mA/cm2、5min)处制备的复合薄膜组装的DSSC具有该体系下的最佳光电性能(Jsc=9.00mA/cm2、Voc=0.664V、FF=0.512、η=3.06%);在同等条件下通过超声辅助直流电沉积制备的复合薄膜组装的DSSC的最佳光电性能(Jsc=15.50mA/cm2、Voc=0.688V、FF=0.505、η=5.39%)出现在工艺参数为(6mA/cm2、5min)处。对比可知超声条件下的光电性能较好,且最佳光电性能工艺参数发生了后移。     

铂分布形式对TiO2薄膜光电化学行为的影响

采用Sol-Gel法通过交替浸渍提拉工艺制备了Pt以不同形式分布的TiO2薄膜（均匀分布，底层分布）．采用三电极体系研究薄膜的光电化学行为，并用制备的薄膜组装成染料敏化纳米晶太阳能电池（DSSC），考察了DSSC的光电转换性能．结果显示：Pt底层分布的TiO2薄膜在紫外光照射下，三电极体系的光电流增强，乙醇作为空穴捕获剂添加到电解质体系中光电流进一步增强，且从线性伏安曲线可知，Pt底层分布的TiO2薄膜中有更多的自由空穴存在；这些结果表明：Pt底层分布的TiO2薄膜光生载流子得到有效分离，且光生空穴分布在表层；由于Pt底层分布的TiO2薄膜具有表层空穴富集的趋势，DSSC在光照下，敏化剂产生的电子易于向Pt底层分布的TiO2薄膜转移，表现在短路电流Isc和开路电压Voc的显著增大．     

TiO2纳米晶空洞光阳极在染料敏化太阳能电池中的光电增效性能研究

以含炭微球作为模板,制备了TiO₂纳米晶空洞光阳极用于染料敏化太阳能电池(DSSC),通过调整模板的添加量,实现了空洞数目在光阳极中的调控。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品的形貌和结构。结果表明：基于TiO₂纳米晶空洞的DSSC,在标准太阳光强度(100mW/cm²)辐照下,最佳的短路电流密度(J_sc)可以达到18.31mA/cm²,开路电压(V_oc)为0.701V,填充因子(FF)为0.578,电池效率(PCE)达到7.4%,相比基于TiO₂纳米晶的DSSC 4.4%的电池效率,提高了68.18%,其中J_sc的显著提高是电池效率提升的主要因素。光散射、电子寿命的分析表明,适当的空洞结构可以增加光阳极对可见光的散射作用,通过可见光在空洞结构中的多次反射使染料能被多次激发产生光生电子,从而提升了光捕获效率和电子寿命,最终实现了DSSC性能的提高。     

NiCr_2O_4/TiO_2薄膜光阳极的制备及性能研究

采用柠檬酸法制备了尖晶石型NiCr2O4纳米晶,然后掺合到P25(degussa TiO2)中,制备成NiCr2O4/TiO2薄膜光阳极,并组装成染料敏化太阳电池(DSSC),对其光电性能进行表征。研究发现NiCr2O4/TiO2形成界面势,NiCr2O4的扩散形成电势分布,促使光生电子和空穴向相反方向迁移。当NiCr2O4含量为1%(质量分数)时,与纯TiO2薄膜光阳极相比,光电转化效率(η)提高了30.8%,电池单色光转化率(IPCE)提高了13%(500nm)。     

一维Pt/SnO2纳米纤维的制备及NOx气敏性研究

为了制备出室温条件下对NO_x气体具有更高灵敏度和更快响应的传感器纳米材料并研究其气敏性能, 本研究通过高压静电纺丝法制备出一维Pt/SnO₂中空纳米纤维。采用XRD、SEM、TEM等表征手段对其结构和形貌进行研究, 同时进行了NO_x的气敏性能测试并予以探讨。研究结果表明: Pt/SnO₂纳米材料是一维中空管状及类似管状结构; 当Pt掺杂量为0.3wt%、NO_x浓度为9.7×10^-5 (V/V)时, NOx响应最快为11.33 s, 灵敏度最高可达109.6%; 当Pt掺杂量为0.5wt%时, 对NO_x检测限最低浓度可达2.91×10^-6 (V/V)。     

CsPbI2Br无机钙钛矿太阳能电池稳定性的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿材料中易挥发的有机成分(MA⁺,FA⁺)用高耐热性无机金属铯离子(Cs⁺)取代,用其制备的太阳能电池具有优异的热稳定性。自2016年以来,以CsPbI₂Br材料作为光活性层的无机钙钛矿太阳能电池(IPSCs)的光电转换效率(PCE)从9.84%提高到18.06%,但是IPSCs的稳定性问题仍然制约其商业化。本文总结和分析了影响CsPbI₂Br IPSCs稳定性的因素,从制备工艺、离子掺杂、界面优化等方面评述了近年来IPSCs稳定性的研究进展,并展望了CsPbI₂Br IPSCs的研究趋势和发展方向。     

透明Pt对电极的制备及其在DSSC中的应用

采用简单的电化学沉积法在FTO导电玻璃表面制备了透明的Pt电极,用紫外可见分光光度计和电化学循环伏安法分析了透明Pt对电极的透光性及电催化活性,结果表明,此种方法制备的透明Pt对电极的透光率达到了80%,且具有良好的电催化性能,组装DSSC的效率达到了3.54%。     

染料敏化太阳能电池用CuO-NRs/GNs复合对电极的研究

采用均匀沉淀法制得的氧化铜纳米棒(CuO-NRs)与石墨烯(GNs)浆料复合,利用电流体动力学技术(EHD技术)在FTO导电玻璃基片上制备CuO-NRs/GNs复合对电极。通过XRD物相分析,和SEM、TEM结构表征,表明CuO-NRs/GNs复合薄膜具有多孔的网络结构,通过一系列电化学性能测试,证明CuO-NRs/GNs复合对电极具有较高的电催化活性,和较快的电子传输速率,由CuO-NRs/GNs复合对电极组装的DSSC光电转换效率(2.57%)达到了与Pt对电极(3.46%)相当的水平。     

不同浓度的NiS2-FeS2/碳纳米纤维对电极对量子点敏化太阳能电池光伏性能的影响

为了弥补量子点敏化太阳能电池传统Cu₂S对电极在液态多硫化物电解液中易腐蚀、不稳定的缺陷，表现出更高的对电极电催化活性。本文通过静电纺丝技术和简单的一步水热法成功制备了碳纳米纤维负载的双金属硫化物NiS₂-FeS₂(NiS₂-FeS₂/CNFs)对电极，应用于量子点敏化太阳能电池(QDSSCs)中表现出优异的电化学性能。同时，不同浓度的NiS₂-FeS₂复合材料在SEM下表现出很大的差异，负载到碳纳米纤维制备成对电极对电池性能也有很大的影响。因此，本文重点探究了水热法制备不同浓度的NiS₂-FeS₂/CNFs对电极对其组装的QDSSCs光电性能影响，以获得最佳对电极浓度。实验结果表明：当NiS₂-FeS₂/CNFs浓度配比为0.8时，电池光电转换效率(PCE)达到最大值为8.05%。     

内层致密膜的制备过程对溶胶-凝胶复合TiO2薄膜的影响

采用溶胶-凝胶法在导电玻璃上制备了致密-多孔复合TiO2薄膜,采用场发射扫描电镜(FE-SEM)和紫外-可见分光光度计,分析了光阳极薄膜的表面形貌和吸光度;用天然染料组装了DSSC,研究了致密膜成膜方式和陈化时间对DSSC电学性能的影响。结果表明:致密膜自然晾干的光阳极具有最好的表面形貌,DSSC具有较大的短路电流,当溶胶陈化时间为48h时,复合TiO2薄膜具有最大的吸光度,制备的DSSC电性能具有最大的开路电压和短路电流。     

染料敏化太阳能电池过渡金属化合物对电极制备方法研究进展

染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells, DSSCs)作为制作工艺简易, 成本低廉, 环境友好的新型太阳能电池, 其发展一直备受关注。对电极作为DSSC的核心部件之一, 其制备工艺会直接影响到DSSC的发展和应用。以低成本高性能的催化材料代替传统的贵金属Pt对电极是降低DSSC生产成本的有效途径之一。具有类Pt催化性能的过渡金属化合物(TMCs)由于种类繁多, 制备方式简单多样, 近年来成为DSSC对电极研究中的热点。本文综述了DSSC过渡金属化合物对电极的最新研究进展, 总结概括了过渡金属化合物对电极的制备方法以及性能特点, 并对其发展方向和应用前景进行了分析。     

合成介质对PEDOT催化染料敏化太阳电池光阴极性能的影响

采用聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)/FTO为对电极,研究了合成介质对循环伏安法电聚合制备的PEDOT/FTO对电极性能的影响。通过SEM、CV、EIS、Tafel曲线,并首次采用SECM方法对所制备的对电极的电催化性能进行了表征。结果表明:在LiClO4水溶液和1-丁基-3-甲基四氟硼酸盐离子液体(IL)中制备的光阴极具有良好的电催化性能。J-V测试曲线表明,在LiClO4水溶液和IL中制备的光阴极所组装的DSSC器件的光电转化效率分别达6.4%和6.6%,接近于同等条件下以Pt对电极构建的DSSC器件的光电转化效率。     

一步法热分解制备染料敏化太阳能电池Pt对电极

用旋涂热分解前驱H2PtCl6·6H2O溶液制备Pt/FTO对电极,研究了旋涂退火次数对Pt/FTO对电极的载铂量、透光率和组装的染料敏化太阳能电池光电性能的影响。结果表明,用5次旋涂退火的对电极组装的电池具有最佳的能量转换效率(6.78%),高于用传统的磁控溅射对电极组装的电池。基于在最佳光电性能情况下对电极的旋涂次数和载Pt量,进一步优化H2PtCl6?6H2O前驱液的浓度和使用体积。采用一步滴涂退火处理,得到了具有高透光性、低载Pt量和高的组装电池效率的Pt/FTO对电极。用此一步法制备的Pt/FTO对电极,组装成的电池能量转换效率达到6.92%。     

浆料组成对染料敏化多孔TiO2太阳能电池性能的影响

在TiO2粉体中加入不同量的聚乙二醇400、OP乳化剂和乙酰丙酮,经球磨得到TiO2浆料,采用丝网印刷的工艺方法在基底上制备了多孔TiO2薄膜阳极,组装成DSSC。采用SEM、XRD和电化学工作站进行了表征及测试;利用正交实验探讨了浆料中聚乙二醇400、OP乳化剂、乙酰丙酮的量和球磨时间对DSSC光电性能的影响。研究结果表明,浆料的最佳配方是聚乙二醇400为0.4mL、OP乳化剂为0.02mL、乙酰丙酮为0.6mL和球磨时间为4h,由此可使制备的DSSC光电转化效率(η)达到3.44%。     

ZnFe2O4/TiO2复合材料的表征及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯、无水氯化锌、六水氯化铁为原料，采用自组装法制备了ZnFe₂O₄/TiO₂复合材料。采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射光谱(DRS)、振动样品磁强(VSM)等手段对样品进行测试表征，并对ZnFe₂O₄/TiO₂复合材料进行了光催化性能测试。结果表明：ZnFe₂O₄/TiO₂光催化剂质量比为1∶15时具有最佳的光催化效果，100W紫外光照射下45min对活性Red 24的降解率就能达到100%,表现出优异的光催化性能，可为复合材料光催化剂的研究提供一种有效的思路。     

高效CdS量子点敏化B/S共掺杂纳米TiO2太阳能电池的制备及光电性能研究

采用水热法制备硼硫(B/S)共掺杂纳米二氧化钛(B-S-TiO₂), 并配制成浆料, 利用丝网印刷技术在FTO导电玻璃上制备B-S-TiO₂薄膜; 用化学浴沉积(CBD)法制备了CdS量子点敏化B-S-TiO₂薄膜电极, 并用X射线衍射(XRD)、电子显微镜(TEM)、元素分析能谱(EDS)和紫外-可见光谱对其进行表征分析; 结果显示: B/S共掺杂不会改变TiO₂的晶型, 掺杂后的TiO₂吸收边带发生明显红移, 吸收强度显著增强; 同样用化学浴沉积的方法制备NiS工作电极, 用改性的聚硫化物((CH₃)₄N)₂S/((CH₃)₄N)₂S_n)电解液, 组装CdS量子点敏化硼硫(B/S)共掺杂纳米二氧化钛(B-S-TiO₂)太阳能电池, 并测试电池光电性能。测试结果表明, 在AM1.5G的照射下, 电池的能量转化效率(η)由3.21%增大到3.69%, 提高了14.9%, 电池获得高达 (V_oc)1.218 V的开路电压和3.42 mA/cm²的短路光电流(J_sc), 以及高达88.7%的填充因子(ff)。