基于植物色素染料敏化太阳电池的制备

对基于不同种类植物色素的染料敏化太阳电池进行了制备与性能研究。首先从华中地区常见的12种植物的花和叶中提取色素,然后用以敏化二氧化钛电极,并用紫外-可见吸收光谱仪对其吸收特性进行测量与分析,最后进一步组装了染料敏化电池器件,对器件光电性能进行了表征。研究发现,这些色素对可见光具有良好的吸收,植物色素染料敏化的电池中,红花夹竹桃叶子染料敏化电池的光电转换效率最高,达到了2.62%。同时也对两种植物色素协同敏化的电池器件特性进行了探究。     

染料敏化太阳电池在高原环境中的稳定性研究

西藏是检验太阳能技术和产品性能的天然实验场。染料敏化太阳电池有望成为下一代太阳电池之一,除了制作技术,研究其在自然环境下的稳定性(寿命)是一个重要的研究课题。通过采用不同的电解质、色素敏化剂、薄膜电极和封装工艺,研制了三种染料敏化太阳电池。把研制的染料敏化太阳电池置于西藏自然环境(强紫外线、干燥、多风、寒冷等)下,初步研究了染料敏化太阳电池在西藏(拉萨)自然环境中的稳定性问题。结果表明:在半年的户外观测期间,光电转换效率从5.84%下降到5.71%,每月下降了约0.02%,主要原因包括电解液在西藏干燥环境中的慢性挥发、电池上方材料在强紫外线下的老化、色素的降解等。     

新型碳材料在染料敏化太阳电池中的应用

介绍了新型碳材料在染料敏化太阳电池(DSSCs)中应用的研究进展,在TiO2光电极中加入多层碳纳米管(MWCNTs)不仅能增加电子寿命,提高电池转换效率,还能减少电极裂纹,增加电极的机械强度;用碳纳米粉或碳纳米管替代Pt作为对电极能降低电池制作成本,提高电极的电化学活性,提高电池转换效率,与其他材料复合还能增加电池机械性能和环境的稳定性。综述了材料的制备工艺和MWCNTs加入比例对电池性能的影响及单层碳纳米管(SWCNT)和Ag复合作为对电极的性能。总之,新型碳材料由于其诸多的优点是应用在DSSCs中理想的电极材料。     

介孔ZnO、NiO的叠层染料敏化太阳电池的研制

染料敏化太阳电池具有成本廉价、制作工艺简单以及性能稳定的特点,为人类廉价和方便地使用太阳能提供了有效的方法。目前,染料敏化太阳电池的最高转换效率由n-DSSCs保持,利用介孔TiO2纳米晶作电极材料,转换效率达到了12%,但是要进一步提高电池效率遇到了挑战。采用ZnO光阳极和NiO光阴极,分别以N719和C343为光敏剂,研究了组建叠层染料敏化太阳电池的可行性。J-V测试结果表明,从NiO端照射时,pn-DSSCs的开路电压Voc可达694mV,为相应的n-DSSCs和p-DSSCs的开路电压之和。器件的Jsc、FF和h分别为2.73mA/cm2、34.8%、0.66%。研究了电解质中I2与I-相对浓度变化对电池性能和电荷迁移电阻的影响,随着I2/I-浓度比从1∶20增加到1∶1,电池效率从0.71%增加到0.98%。     

TiO_2基染料敏化太阳电池的薄膜改性研究

水热法制备纳米晶TiO_2电极,分别用臭氧和AgNO_3对TiO_2基薄膜电极片进行处理,组装成染料敏化太阳电池。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)测试仪对纳米晶TiO_2薄膜进行表征,测试电池的I-V曲线。结果显示,臭氧处理的电池短路电流密度和光电转换效率分别提高了40.5%和64.31%;硝酸银掺杂后电池的短路电流密度和光电转换效率先增大后减小,其中Ag掺杂量为1%时电池的输出性能最佳,其短路电流密度和光电转换效率分别提高了57.46%和48.13%。     

5种天然染料敏化太阳电池的性能研究

用无水乙醇萃取的方法分别从玫瑰茄、勿忘我、茜草、抹茶和紫薯等5种天然植物中提取染料,测试各染料的紫外-可见光(UV-vis)吸收光谱,利用水热法制备二氧化钛薄膜,制备5种天然染料敏化太阳电池,测试了太阳电池的光电性能,结果显示玫瑰茄敏化的电池光电性能最佳。测试了玫瑰茄的红外谱图,分析了官能团对染料性能的影响。     

染料敏化太阳电池电解质的研究现状

综述了染料敏化太阳电池电解质的研究现状,介绍了染料敏化太阳电池(简称DSSC)的结构,工作原理.根据目前染料敏化太阳电池的研究发展情况和结构的不同,可将其分为三类:液体电解质太阳电池、固态电解质太阳电池和准固态电解质太阳电池.总结了国内外研究人员近几年关于染料敏化太阳电池的研究成果,对比了基于液态、固态和准固态电解质的三种太阳电池的性能参数,分析了各自的优点及存在的问题,并对染料敏化太阳电池电解质的未来发展进行了展望.     

固态电解质对染料敏化太阳电池性能的影响

由于染料敏化太阳电池(简称DSCs)的光电转换效率高、制作的成本较低且工艺较简单等特点,被认为是薄膜太阳电池中最具市场潜力的新型电池之一。固态电解质在染料敏化太阳电池中起着运输载流子、还原染料等实现电池内部循环的作用。由于效率较高的液态电解质具有易泄露和挥发等特点,会影响电池的寿命和稳定性,所以制备性能较好的固态电解质对电池的产业化及实用化有重要意义,也是DSCs电池发展的必然趋势。论述了DSCs电池的基本工作原理及结构组成、发展现状及趋势,并结合相关工作介绍固态电解质对其寿命及稳定性的影响。     

染料敏化太阳电池多孔TiO_2微结构的研究

太阳电池成为高性价比发电系统需要具备三个特点:高效率,高稳定性和低成本。但是高性价比的光伏发电系统至今仍未开发出来。低成本的太阳电池的制造不需要真空条件,如印刷,喷涂,旋涂,电化学沉积等。采用低成本的喷涂法在FTO导电玻璃基体上制备多孔纳米TiO2薄膜光阳极,电解液为0.50 mol/L LiI、0.05 mol/L I2的乙氰溶液,对电极为铂片,通过改变添加剂聚乙烯醇(PVA)的含量,研究PVA对染料敏化太阳电池多孔TiO2微结构及染料敏化太阳电池性能的影响。通过对光阳极扫描电子显微镜(SEM)、I-V曲线、TiO2薄膜染料吸附量和交流阻抗EIS图谱的分析,得到结果如下:随着聚乙烯醇(PVA)含量的增加,TiO2颗粒团聚程度减轻,暗电流逐渐减少但染料吸附量也在减小,当mPVA∶mTiO2=0.03∶0.12时,TiO2颗粒分布均匀,TiO2颗粒间能形成较好的电子通道,染料吸附量和暗电流达到最佳配匹,获得最好的光电转换效率为3.72%。     

酞菁类化合物在太阳电池中的应用

有机太阳电池与无机太阳电池相比,还存在许多关键性问题。为了改善有机太阳电池的性能,尤其是转换效率,研究了掺杂、敏化、施主-受主共轭体系以及开发多层结构电池和创造新型光伏材料。酞菁类化合物作为新兴的功能材料已经得到了广泛的研究,作为敏化染料,酞菁能够增加光生载流子,有效提高光电转换效率。综述了太阳电池的工作原理,酞菁类化合物作为功能材料在肖特基型电池、p-n异质结型、纳米晶体光电池的应用进展。     

不同造孔剂含量及电解质体系对DSSC的影响

采用料浆喷涂法制备了TiO2膜,当用电解质[0.1 mol/L碘化锂、0.05 mol/L碘、0.6 mol/L 1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)、0.5 mol/L四叔丁基吡啶(TBP)的甲氧基丙腈溶液]时,固定TiO2、松油醇和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的比例,通过改变聚乙二醇(PEG-600)占TiO2质量的百分数,来研究它对电池性能的影响。研究发现PEG-600是通过改变TiO2膜的微观结构对电池性能产生影响的,当PEG-600质量分数为80%时,短路电流密度、染料吸附量、最大功率密度和光电转换效率达到较大;填充因子随PEG-600添加量的增加而增大,但是开路电压基本不变。当用电解质(0.25 mol/L碘化锂、0.025 mol/L碘、1.25 mol/L TBP的乙醇和碳酸丙烯酯溶液)时,测得电池的短路电流密度减小,但开路电压明显增高。     

染料敏化太阳电池纳米结构对输出特性的影响

根据电子在半导体中的扩散方程,对纳米TiO2染料光敏化太阳电池(DSSC)的输出特性(J-V)进行了研究。多孔薄膜TiO2孔隙率(P)直接影响敏化电极光吸收系数(a)以及电子扩散系数(D),将P与a及D的关系式代入扩散方程,得到了电极纳米结构(孔隙率)对电池输出特性(J-V)影响的计算模型。在光电极孔隙率的实验范围(0.41～0.71),进行了模型分析。研究表明,在孔隙率0.41～0.71的范围内,开路电压(VOC)随P值增大基本保持不变,而短路电流(ISC)则随P值增大而明显减小,因此电池的最大输出功率减小,为获得最大输出功率,P应该控制在0.41～0.5。数值模拟与实验数据进行比较,两者符合良好,从而验证了所建立的模型。     

Fabrication and Characterization of Titania (TiO2) Nanotube Dye-Sensitized Solar Cells by Anodization Method

Titania (TiO₂) nanotubes were synthesized on Ti metal sheets by anodization method. The anodization condition was the variation of the anodization voltage. The nanotubes were characterized by using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and UV-vis Spectrometer. The nanotubes can be used to make working electrodes for dye-sensitized solar cells. The pore diameter of TiO₂ nanotube increases with the higher anodization voltage. The TiO₂ nanotube diameters prepared at applied voltages of 40, 50, 60 and 70 V were approximately 200, 170, 140 and 100 nm, respectively. Furthermore, the dye-sensitized solar cells device based on the N719 dye and electrolytes shows the photovoltaic performance at different voltages of 40, 50, 60 and 70 V were 4.21%, 4.77%, 6.10% and 6.89%, respectively, under irradiation of 60 mW/cm². The energy conversion efficiency of the dye-sensitized solar cells increased with increasing pore diameter of titania nanotubes.     

一种提高染料敏化太阳电池性能的小分子造孔剂

着重对比了胶体组成中具有造孔作用的小分子添加剂乙二醇和高分子添加剂聚乙二醇对染料敏化太阳电池中TiO2光阳极薄膜性能的影响。SEM照片显示:用乙二醇为造孔剂制备的TiO2膜具有更大的比表面积,从而增加了染料的吸附量,提高了光电流。另外,用TG-DTA分析了不同造孔剂在TiO2颗粒表面的热行为,推测了其造孔机理,并进一步优化出以乙二醇为造孔剂的最佳含量:乙二醇占TiO2质量的50%～60%。     

基底对染料敏化太阳电池J-U特性的影响

根据肖特基理论和电子在半导体中的扩散理论,建立了模拟染料敏化太阳电池(DSSC)J-U特性的理论模型,分析了透明导电氧化物(TCO)基底材料的选择对J-U特性的影响。研究表明,TCO与TiO2界面形成的肖特基结对DSSC开路电压(UOC)和短路电流密度(JSC)没有影响,但对填充因子(Fillfactor)有较大影响。当TiO2/TCO的肖特基势垒(Eb)大于0.6eV时,DSSC的最大功率输出值随Eb的增大而明显降低。模型结果与文献报道的实验结果一致。该模型研究为DSSC基底材料的选取提供了理论依据,并适用于除TiO2之外的其他半导体材料。     

PVP及其共聚物凝胶电解质的制备与应用

采用自由基溶液聚合方法.合成出不同分子量和微观结构的聚4-乙烯基吡啶(PVP)及其共聚物,通过与交联剂的化学交联反应固化液体电解质制备了凝胶电解质,将其应用于染料敏化太阳电池.研究发现,分子量小的凝胶电解质电池具有较好的光电转换性能,与纯液体电解质电池相比,短路电流(ISC)、开路电压(V∝)、填充因子(FF)、光电转换效率(η)分别达到液体电解质电池的50.9%、98.1%、93.2%、46.4%.     

锍阳离子液体在染料敏化太阳电池中应用

S144TFSI与S221I离子液体是一种新型的室温离子液体,其高沸点,不易挥发等优点使其能应用于染料敏化太阳电池中.测定了不同膜厚的TiO2光电极.不同体积比的S144TFSI与S221I组成的电解质体系以及添加剂TBP与LiI的加入对太阳电池性能的影响.实验表明.制取10 um左右厚度的TiO2电极.选取S144TFSI与S221I体积比为1:1的电解质,加入0.5 mol/L的TBP,0.2 mol/L的Lil能提高电池性能.     

钛基阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列研究进展

TiO2纳米管阵列因具有独特的结构和优异的性能而引起人们极大的关注,已成为纳米材料和光催化领域研究的热门课题。针对阳极氧化法,详细论述了TiO2纳米管阵列的制备技术和形成机理,综述了其在光解水制氢、光催化降解污染物及染料敏化太阳电池等领域的应用进展,分析了目前存在的问题,并指出了今后研究的方向。     

ZnO/TiO2复合薄膜的制备及性能表征

采用溶胶凝胶法结合丝网印刷法制备TiO2多孔薄膜,用溶液沉积法制备多孔ZnO/TiO2复合薄膜;用X-射线分析仪、扫描电镜、紫外-可见分光光度计等对薄膜的热处理制度、吸光度、表面形貌进行了测试;组装电池,用XJCM-8S型太阳电池测定仪测定了复合薄膜的电性能.结果表明以ZnO/TiO2复合薄膜做电极,吸光度和电池性能都有一定的提高,电池电压达到0.67 V.