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%。     

TiO2/SnO2纳米晶膜的制备及其电学性能研究

采用丝网印刷的方式制备了TiO2纳米晶薄膜,然后在其上采用浸泡的方式制备了SnO2纳米晶薄膜,形成TiO2/SnO2膜结构的光阳极并应用于染料敏化太阳能电池。用SEM对样品进行了结构形貌分析,用电化学工作站研究表征了SnO2的浸泡溶液浓度和浸泡时间对光阳极的调制改性作用。SEM分析表明在TiO2纳米晶薄膜表面生长的SnO2纳米晶薄膜晶粒比TiO2更加细小,电学性能研究表明TiO2薄膜经过0.4 mol/L SnO2溶液浸泡处理50 min能对TiO2薄膜的结构及性能起到很好的改善作用,电池的光电转化效率提高了约7%。     

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%.     

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%。     

SnO2/TiO2纳米管阵列对304不锈钢的阴极保护效果

目前,就SnO2/TiO2复合薄膜对不锈钢的光生阴极保护效果的研究有待深入。以两步阳极氧化法在钛箔表面制备TiO2纳米管阵列膜,并将其浸渍在不同浓度的SnO2溶液中,得到了SnO2/TiO2复合纳米管阵列材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)研究了其表面形貌、晶型,用电化学方法研究了SnO2/TiO2复合纳米管阵列对304不锈钢的光生阴极保护特性及耐腐蚀性能。结果表明:TiO2纳米管排列规整,孔径约80~150 nm;以0.5 mol/L SnO2溶胶制备的SnO2/TiO2半导体供给外电路的电子数最高;在紫外光照1 h时,TiO2和SnO2/TiO2均对304不锈钢有一定的光生阴极保护作用;闭光后SnO2/TiO2光生电极在较长时间内维持较低电位,低于其在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位,延时阴极保护作用可以达到8.5 h。     

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。     

CdSe/TiO2复合薄膜的制备及光电性能研究

以SeO2,CdCl2.5/2H2O,H2SO4为原料,采用三电极体系,分别在ITO玻璃和TiO2纳米管阵列基底上沉积CdSe薄膜。研究了不同沉积电压(-0.6,-0.7,-0.8,-0.9V,均相对于SCE)下制备的复合薄膜的晶体结构和微观形貌,并测试了其光电性能。结果表明:制备出的纳米粒子呈不均匀团聚状态;随沉积电压的增大,光吸收增强,光响应电流增大,在沉积电压为-0.8V时复合薄膜的光响应电流达到最大值,但此沉积电压下的薄膜容易剥落。综合考虑薄膜质量和光响应电流,沉积电压为-0.7V时制备的复合薄膜最佳。     

鸭跖草色素敏化TiO_2纳米管太阳能电池的研究

以高度有序TiO2纳米管阵列作为光阳极,鸭跖草色素作为敏化剂制备了天然染料敏化太阳能电池。阳极氧化6h制备的TiO2纳米管作为电极的电池的光电转换效率约达0.52%,短路电流为1.53mA/cm2。比较不同管长TiO2纳米管阵列对电池的光电性能的影响。利用紫外-可见光光谱仪研究鸭跖草色素的光吸收性能。利用电化学阻抗谱分析电池的界面阻抗。研究表明适当提高TiO2纳米管长度可以有效提高天然染料敏化太阳能电池的光电性能。     

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.     

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％.     

Solution fabrication and photoelectrical properties of CuInS₂ nanocrystals on TiO₂ nanorod array

One-dimensional semiconductor architectures are receiving attention in preparing photovoltaic solar cells because of its superior charge transport as well as excellent light-harvesting efficiency. In this study, vertically aligned single-crystalline TiO(2) nanorods array was grown directly on transparent conductive glass (FTO), and then CuInS(2) nanocrystals were deposited on nanorods array by spin coating method to form TiO(2)/CuInS(2) heterostructure films. The resulting nanostructure assembly and composition was confirmed by field-emission scanning electron microscope (FESEM) , transmission electron microscopy (TEM), high-resolution TEM, and X-ray diffraction(XRD). Ultraviolet-visible absorption spectroscopy (UV-vis) data indicates that the absorbance of the nanocomposite film extended into the visible region compared with bare TiO(2) nanorod arrays. The surface photovoltage spectra (SPS) also showed a new and enhanced response region corresponding to the absorption spectrum. These results suggest that the novel CuInS(2) nanocrystals sensitized TiO(2) nanorod array on FTO photoelectrodes has a potential application in photovoltaic devices.     

柱状晶形貌TiO2膜厚对FTO/TiO2镀膜玻璃光催化活性影响

采用溶胶凝胶法,在FTO(SnO2:F)低辐射镀膜玻璃衬底上制备了柱状晶体结构的TiO2薄膜,获得双层结构FTO/TiO2镀膜玻璃样品.研究了TiO2薄膜厚度对FTO/TiO2镀膜玻璃样品的光催化活性、低辐射性能以及透光性能的影响.结果表明,FTO/TiO2镀膜玻璃样品光催化活性随着TiO2薄膜厚度的增加先升高后下降,在TiO2薄膜厚度为300 nm时光催化活性最佳;低辐射性能随着TiO2薄膜厚度的增加而下降,但TiO2薄膜厚度为300 nm时仍然具备一定的低辐射性能;透光性能与TiO2薄膜膜厚的关系不大,可见光透射比保持在72%左右;表面平均粗糙度约为1 nm,表面光滑,不易沾染油污灰尘.该镀膜玻璃在保证低辐射建筑节能和透光的前提下,兼具光催化自清洁功能,具有很好的应用前景.     

CdS/TiO2纳米棒阵列复合材料的制备及其光电化学特性

以水热法在氟掺杂的氧化锡透明导电玻璃(FTO)上制备的TiO₂纳米棒阵列为衬底, 通过连续化学水浴沉积(S-CBD)法将CdS量子点 (QDs)沉积在TiO₂纳米棒上, 形成CdS/TiO₂阵列复合材料。分别利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 X射线衍射(XRD)和紫外可见光谱(UV-vis)等对样品的形貌、 晶型以及光吸收性能进行了表征。结果表明, TiO₂纳米棒阵列长度约为2.9 μm, CdS QDs的尺寸大约在5~9 nm。随着沉积层数的增加, CdS QDs的厚度增加, 同时伴随着光吸收边的红移。通过电流-电压特性曲线对其光电流-电压特性进行了分析, 发现光电流和光电转换效率均呈现出先增大后减小的规律。100 mW/cm²的光照下, 在S-CBD为7层时, 光电流和开路电压最大值分别达到2.49 mA·cm^-2和1.10 V, 而电池的效率达到最大值1.91%。     

硫掺杂TiO2/Ti光电极制备及其可见光光电催化性能

为了提高TiO2/Ti光电极在可见光下的光电催化活性,采用阳极氧化法制备了一种新型的硫掺杂TiO2/Ti光电极.采用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线荧光光谱等技术对光电极进行了表面形貌、结晶形态、晶粒尺寸、硫的掺杂量和价态以及吸光性能表征.研究表明:硫掺杂TiO2/Ti光电极的最佳制备条件为:成膜电压160V、电流密度100mA/cm2、Na2SO3质量浓度750mg/L;所制备的光电极具有良好的光电催化氧化降解邻苯二甲酸二甲酯活性,并能有效地矿化其中间产物;与TiO2/Ti电极相比,硫的掺杂可以显著提高其在可见光下的光电催化性能.     

Enhancement of photovoltaic performance in dye-sensitized solar cells with the spin-coated TiO2 blocking layer

The TiO2 thin film layers were introduced with the spin-coating method between FTO electrode and TiO2 photoanode in dye sensitized solar cell (DSSC) to prevent electron back migration from the FTO electrode to electrolyte. The DSSC containg different thickness of TiO2 thin film (10-30, 40-60 and 120-150 nm) were prepared and photovoltaic performances were analysed with /-Vcurves and electrochemical impedance spectroscopy. The maximum cell performance was observed in DSSC with 10-30 nm of TiO2 thin film thickness (11.92 mA/cm2, 0.74 V, 64%, and 5.62%) to compare with that of pristine DSSC (11.09 mA/cm2, 0.65 V, 62%, and 4.43%). The variation of photoelectric conversion efficiency of the DSSCs with different TiO2 thin film thickness was discussed with the analysis of crystallographic and microstructural properties of TiO2 thin films.     

超临界流体干燥法制备TiO2/ Fe2O3 和TiO2/ Fe2O3/ SiO2 复合纳米粒子及光催化性能

以TiCl₄ 、Fe (NO₃ )₃·9H₂O 和Na₂SiO₃19H₂O 为原料, 采用溶胶凝胶法结合超临界流体干燥法(SCFD)制备了纳米级TiO₂/ Fe₂O₃ 和TiO₂/ Fe₂O₃/ SiO₂ 复合光催化剂。以光催化降解苯酚对所得催化剂的催化活性进行了评价。结果表明, 纳米TiO₂/ Fe₂O₃ 复合粒子与单组分TiO₂ 比较, 复合粒子光催化活性高于单组分的TiO₂, 6h 苯酚降解率高达95.9 %。SiO₂ 的加入可以抑制纳米粒子粒径的长大和晶相的转变, 增强TiO₂ 纳米粒子的热稳定性。复合光催化剂中Fe₂O₃ 最佳掺入量为0.06 %, SiO₂ 最佳掺入量为10 %(摩尔分数) 。并用XRD、TEM 和FTIR 等手段进行了表征。TiO₂ 以锐钛矿型形式存在, SiO₂ 以无定性形式存在。比较了不同制备方法制得的TiO₂/ Fe₂O₃ 复合光催化剂, 得出超临界干燥法制备的光催化剂具有粒径小、比表面积大、分散性好、光催化活性高等特点。采用超临界流体干燥可直接得锐钛型纳米复合光催化剂。     

Effect of MWCNT Inclusion in TiO2 Nanowire Array Film on the Photoelectrochemical Performance

Rutile TiO2 nanowire array films with multi-walled carbon nanotube(MWCNT) inclusion perpendicularly grown on fluorine-doped tin oxide(FTO) substrate were prepared by a facile hydrothermal method.The absorption edges of the TiO2 nanowire array films are blue-shifted with increasing MWCNT content.The resistance of the TiO2 nanowire array film is decreased by MWCNT inclusion.The optimum TiO2 /MWCNT molar ratio in the feedstock is 1:0.1.For the TiO2 nanowire array film with MWCNT inclusion served as electrode in dye-sensitized solar cell(DSSC),an overall 194% increase of photoelectric conversion efficiency has been achieved.     

TiO2 nanowires sensitized with CdS quantum dots and the surface photovoltage properties

TiO₂ nanowires prepared by thermal annealing of anodized Ti foil were sensitized with CdS quantum dots (QDs) via chemical bath deposition (CBD). Microstructural characterizations by SEM, TEM and XRD show that the CdS nanocrystals with the cubic structure have intimate contact to the TiO₂ nanowires. The amount of CdS QDs can be controlled by varying the CBD cycles. The experiment results demonstrate that the surface photovoltage (SPV) response intensity was significantly enhanced and the surface photovoltage response region was also expanded obviously for the TiO₂ NWs sensitized by CdS QDs.     

原位复合法制备TiO2 / ( PEO)8LiClO4 聚合物电解质

以聚氧化乙烯/ 高氯酸锂络合物( ( PEO)₈LiClO₄ ) 为基体, 通过钛酸四丁酯的水解缩合反应在基体中原位生成TiO₂粒子, 制备了TiO₂ / ( PEO)₈LiClO₄复合聚合物电解质膜。采用SEM、DSC 和交流阻抗方法分别研究了电解质膜的表面形貌、热性能和离子导电性能。结果表明, 原位生成的TiO₂ 粒子均匀分散于PEO 基体中。复合TiO₂后电解质膜的玻璃化转变温度和结晶度降低。电解质膜的离子导电行为满足Arrhenius 方程, 并在5 %TiO₂含量时体系的电导率出现最大值5. 5 ×10 -5 S/ cm (20 ℃) 。以此膜为电解质组装的全固态聚合物锂电池放电时电压平稳, 20 次循环后放电容量保持在107 mAh/ g。      

Enhanced electron transfer rate for quantum dot sensitized solar cell based on CNT-TiO2 film

In this paper, we have fabricated a quantum dot sensitized solar cell (QDSSC) based on carbon nanotube (CNT) doped TiO2 mesopores film. As revealed by field emission scanning electron microscopy and absorption spectra, the CdSe QDs were adsorbed onto CNT-TiO2 nanocomposite. An improved efficiency is achieved for the CNT-TiO2/CdSe devices compared to that of TiO2/CdSe, which is due to the increased surface area and reduced charge recombination in TiO2 film by the presence of CNTs. A power conversion efficiency of the as-prepared QDSSC of 0.98% was obtained under 100 mW/cm2 solar irradiation. The emission decay profile demonstrates that the electrons transfer from CdSe QDs to CNT-TiO2 is faster than that from CdSe QDs to TiO2, resulting in the reduction of the charge recombination, leading to a higher FF value in QDSSC. The average lifetime of CdSe QDs adsorbed on TiO2 doped with CNT is 6.2 ns and the electron transfer rate constant of 1.1 x 10(8) s(-1) can be calculated.