TiO2介孔薄膜电阻对染料敏化太阳能电池光电转换性能的影响

TiO2介孔薄膜的电阻可能是影响染料敏化太阳能电池光电转化效率的主要因素之一.设计了一种可用于测试TiO2介孔薄膜电阻的方法,研究了2种不同电阻值的TiO2介孔薄膜的电阻变化规律和2种TiO2介孔薄膜组装的染料敏化太阳能电池(DSC)的光电转换性能.结果显示,采用低电阻的TiO2薄膜光电极有利于DSC光电转换效率的提高.     

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%。     

染料敏化太阳电池TiO_2薄膜电极中离子扩散性能及其影响研究

采用薄层电池结构测量I3-在染料敏化太阳电池TiO2薄膜电极中的扩散性能,研究表明在TiO2薄膜孔隙中,I3-离子的扩散速度急剧下降。为提高薄膜中的离子扩散速率,利用聚苯乙烯微球在TiO2薄膜中引入球形孔隙,通过不同光强下短路光电流研究,发现球形孔隙的引入提高了电池在高光强下的光电转换性能。     

聚苯乙烯和聚乙二醇对TiO2薄膜微观结构及DSSC性能的影响

用水热法制备了多孔TiO2光电薄膜;分析了聚苯乙烯和聚乙二醇对纳米TiO2晶体薄膜微观结构的影响;用紫外-可见-近红外分光光度计和场发射扫描电镜对纳米TiO2薄膜进行了表征;并对组装的染料敏化太阳能电池进行了光电性能测试,发现用聚苯乙烯处理后的TiO2薄膜提高了染料敏化太阳能电池(DSSC)的开路电压、短路电流密度、填充因子和光电转换效率.     

TiO2纳米结构在染料敏化太阳电池中的应用

利用纳米结构材料作为光阳极制备的染料敏化太阳电池被称为纳米结构染料敏化太阳电池(NDSSC).一般而言,它由纳米结构金属氧化物半导体的光阳极、染料敏化剂,电解质和对电极等几个部分组成.目前,纳米结构光阳极的研究主要集中在如何优化设计和成功制备各种纳米结构的光阳极材料,以改善NDSSC的光电转换性能.本文着重介绍了各种TiO2纳米结构,例如TiO2晶粒薄膜、TiO2准一维纳米结构、TiO2纳米复合物膜层、TiO2核-壳纳米结构、TiO2量子点敏化结构以及串联电池结构等在NDSSC中的应用,并评论了它们最近的主要研究进展.     

THF改性反胶团微乳液法制备纳米TiO2多孔薄膜的性能

四氢呋喃(THF)改性反胶团微乳液法可制备出粒径小而均匀并呈球形的纳米非晶态TiO2多孔薄膜.将所制备的非晶态TiO2薄膜应用于染料敏化太阳能(DSC)电池,并与P25纳米晶粉体制备的晶态TiO2薄膜及其DSC性能进行对比.结果显示,虽然非晶态TiO2多孔薄膜的染料吸附量明显低于P25纳米晶薄膜,但由于微观结构和制备方法的不同,所组装的DSC光电转换效率达到4.68%,与P25纳米晶薄膜的光电转换效率相当.研究结果表明,由于相比P25纳米晶TiO2薄膜,非晶态TiO2多孔薄膜制备工艺简单,用于DSC具有明显优势.     

基于介孔TiO_2/石墨烯修饰的TiO_2纳米线光阳极的染料敏化太阳能电池（英文）

本工作制作了基于介孔TiO2/石墨烯修饰的TiO2纳米线光阳极的染料敏化太阳能电池,并进行表征。光阳极结合了介孔TiO2的高染料吸附率,TiO2纳米线的高载流子传导率和石墨烯的高电子收获能力等优点,使器件光电转换效率有了很大的提高。制作出的染料敏化太阳能电池光电转换效率高达7.58%,比纯纳米线制作的电池约提高了1.5倍,在拥有相似一维结构的染料敏化太阳能电池中具有较大优势。     

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)。     

碳纳米管在染料敏化太阳电池光阳极中的应用

TiO2作为光阳极薄膜材料,广泛应用于染料敏化太阳电池(DSC)中.在TiO2多孔薄膜中掺碳纳米管,不仅可以加快光生电子在TiO2薄膜内的传输,同时也可以增加电子寿命,从而提高染料敏化太阳电池的效率.本文综述了近年来在TiO2中掺碳纳米管的研究成果,简要介绍了碳纳米管在DSC中的作用;归纳了掺杂于TiO2光阳极的碳纳米...     

TiCl4处理提高染料敏化太阳能电池光电转换性能的研究

采用TiCl4对染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池的光阳极基板和TiO2薄膜进行处理(以下简称为前处理和后处理),并将其组装成电池器件.主要研究了在70℃的条件下,TiCl4前处理和后处理对电池光电性能的影响.Ⅰ-Ⅴ曲线和扫描电镜结果显示,染料敏化纳米薄膜太阳电池基板经TiCl4处理后可以增大电池的开路电压;TiO2薄膜经过TiCl4处理后可以增大电池短路电流密度.经过前后处理的电池开路电压从670mV提高到703mV,短路电流密度从7.28mA/cm2提高到11.27mA/cm2,电池效率从3.71％提高到4.72％.     

金红石型TiO2纳米棒的制备及其在染料敏化太阳电池中的应用

采用十二烷基苯磺酸钠表面活性剂(DBS)辅助水热法合成TiO2纳米材料,XRD和TEM测试表明,不含DBS的TiO2溶胶水热处理后得到10~20nm锐钛矿型TiO2纳米颗粒;添加DBS后,生成了金红石型TiO2纳米棒.虽然金红石型TiO2纳米棒光电极的染料吸附性能和光电性能均不如锐钛矿型TiO2纳米颗粒光电极,但金红石型TiO2纳米棒漫反射性能较高.可用其制备具有光电转换性能的反射层,这种新型反射层使染料敏化太阳能电池光电转换效率提高了26.14%,而含Ti-nanoxide 300大颗粒TiO2构成的反射层仅能使电池光电转换效率提高11.04%.这种差异的根源在于金红石型TiO2纳米棒不仅具有散射光能力,其本身还可吸附染料进行光电转换.随着反射层厚度的增加,电池短路电流逐步提高.而不吸附染料且无光电转换能力的Ti-nanoxide 300传统反射层则没有这种功能.     

大小颗粒混和的纳晶多孔TiO2薄膜电极的制备及其性能研究

把大小颗粒的纳晶TiO2进行混合,制备了纳晶多孔TiO2薄膜电极并应用于染料敏化太阳能电池中.研究表明,混合一定量的大颗粒纳晶,改善了纳晶多孔TiO2薄膜对染料的吸附量和薄膜电极对光的散射性能,提高了光电输出,在100mW/cm2光照条件下,染料敏化太阳能电池的光电转换效率达到5.66%.     

有序大孔TiO2双层膜的设计合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

以垂直沉积法制备的聚苯乙烯(polystyrene,PS)胶体晶体为模板,钛酸四异丙酯为钛源,通过浸渍-煅烧工艺制备了具有分层次有序结构的大孔TiO2双层膜,并作为光阳极应用于染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、紫外-可见漫反射光谱仪和氮气吸附-脱附分析仪等手段对样品进行了表征。结果表明,有序大孔TiO2薄膜较好地复制了PS模板的三维有序结构,且有较大的比表面积。光电性能测试结果表明,与以纯P25薄膜为光阳极的DSSCs相比,有序大孔TiO2双层膜为光阳极能够明显提高DSSCs的光电转换效率,可从4.16%提高到6.08%。该类型分层次有序结构大孔TiO2双层膜在DSSCs中具有重要的潜在应用价值。     

利用有机介质丝网印刷技术制备TiO2纳晶电极

在水热法制备TiO2胶体的基础上,加入松油醇、聚丙烯酸酯、Tx-100、乙基纤维素组成浆液,利用丝网印刷技术制备了染料敏化纳晶多孔TiO2薄膜电极.在光强为100mW/cm2的条件下,TiO2电极显示了良好的光电化学性能,由介孔TiO2电极组装的染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达6.9%.     

SrCO_3/TiO_2复合薄膜太阳能电池的性能研究

采用丝网印刷法制备了SrCO3/TiO2复合薄膜电极;组装电池,研究了复合电极的光电性能。结果表明:敏化SrCO3/TiO2复合薄膜电极太阳能电池的短路电流密度、开路电压和填充因子比敏化TiO2电极电池均有增加,总的光电转换效率从3.01%提高到了3.53%,增加了17.3%。另外紫外光谱表明,SrCO3/TiO2复合薄膜电极吸附更多的染料。电化学阻抗谱研究表明,SrCO3/TiO2复合薄膜电极相对于空白TiO2电极有更小的阻抗,有利于电子在薄膜中的传输,提高了太阳能电池的性能。     

ZnO调制改性染料敏化太阳能电池TiO2光阳极研究

采用丝网印刷的方式制备了染料敏化太阳能电池的TiO2薄膜光阳极、TiO2-ZnO复合薄膜光阳极以及TiO2/ZnO双层薄膜光阳极,研究了ZnO对TiO2薄膜光阳极的调制改性作用。研究结果表明分别以醋酸锌和ZnO直接掺杂制备的TiO2-ZnO复合薄膜光阳极同未掺杂的TiO2薄膜光阳极相比,以醋酸锌为原料制备的复合薄膜光阳极使电池转换效率提高了1倍,而由于微米量级的ZnO的粒径大,用其作原料制得的复合薄膜光阳极反而使电池的转换效率有所降低。以醋酸锌为原料制备的TiO2/ZnO双层薄膜光阳极同TiO2薄膜光阳极相比,电池转换效率提高了13倍,通过性能优化后电池的转换效率达到4.7%。     

阻挡层薄膜对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了不同浓度的TiO2溶胶,通过旋转涂覆法在光阳极导电玻璃基底上制备了阻挡层薄膜,以此来阻止导电玻璃基底上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(DSSC,dye-sensitized solar cells)的光电转换效率.研究了不同TiO2溶胶浓度及阻挡层厚度对DSSC光电性能的影响.结果表明,由于阻挡层的引入有效地提高了DSSC的光电性能,最高光电转换效率达到了5.30%,比无阻挡层的DSSC的光电转换效率提高了大约27%.     

用背反射提高染料敏化太阳能电池光电转换效率的研究

当光射入染料敏化太阳能电池(DSCs)时,有部分光不能被染料、电解液、导电玻璃等吸收,这部分光将透过电池而未被利用,本研究利用普通镀铝玻璃镜做为背底,将这部分透射光通过背反射重新射入电池来提高DSCs的光电转换效率.研究结果表明,背反射能大幅度提高DSCs的短路电流,短路电流的增加率随着测试遮光罩开孔尺寸的增加而增加,并且随纳米TiO2薄膜厚度的增加而降低.     

ZnO/TiO2纳米管晶膜电极的制备及光电性能

采用水热法制备了ZnO纳米棒,以ZnO纳米棒为原料制备出ZnO/TiO2纳米管晶膜电极并应用于染料敏化太阳能电池.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDX)和N2吸脱附分析等研究了样品的结构、表面形貌和化学组成,并通过紫外可见光度计和电化学工作站探讨了煅烧温度在80~600℃范围内ZnO/TiO2纳米管电极的光电化学性能.此外,研究经TiCl4化学处理的ZnO/TiO2纳米管电极光电性能的改善情况.结果表明,600℃煅烧的ZnO/TiO2纳米管电极制备的染料敏化太阳能电池表现出较优的光电性能,其短路电流密度(Jsc)为2.28 mA/cm2,开路电压(Voc)为0.631 V,光电转换效率η为0.66%.600℃煅烧的ZnO/TiO2纳米管经TiCl4处理后的染料敏化太阳能电池的光电性能得到显著改善,其光电转换效率η提高到1.06%.     

Ho~(3+)上转换发光在染料敏化太阳能电池中的应用

以水热和高温煅烧相结合的方法制备了掺Ho3+的TiO2上转换发光层,并将其组装在染料敏化太阳能电池中.通过XRD、荧光光谱仪、UV-vis和电池的光电性能测试,来分析上转换发光层的发光机理及其加入后对染料敏化太阳能电池性能的影响.结果表明,上转换发光层的引入有效地提高了DSSC的光电性能,在80mW/cm2红外光照射下最高光电转换效率达到了0.12‰,比未加上转换发光层的DSSC提高了360%.