量子点敏化太阳能电池FTO/CoS/CuS对电极的制备与性能

采用恒电位电沉积法在FTO(fluorine-doped tin oxide)导电玻璃表面依次沉积CoS和CuS,形成FTO/CoS/CuS复合对电极,并用于量子点敏化太阳能电池。确定了电沉积电位和电沉积时间,并考察了电沉积温度对电极形貌及电催化活性的影响。采用SEM和TEM对电极的表面形貌和微观结构进行表征;采用紫外可见分光光度计对电极的光反射性能进行测试;通过测试交流阻抗、Tafel极化曲线、J-V曲线及IPCE谱图对电极的电化学性能进行表征。结果表明,FTO/CoS/CuS对电极具有更高的光反射率及电催化活性。与Au片、FTO/CoS和FTO/CuS对电极相比,光电转化效率分别提高了118.3%、48.8%、26.8%。     

量子点敏化太阳电池FTO/CoS/CuS对电极的制备与性能

摘要：本文采用恒电位电沉积方法在FTO导电玻璃表面依次沉积CoS和CuS,形成 FTO/CoS/CuS复合对电极用于量子点敏化太阳电池。确定了电沉积电位和电沉积时间,并研究了电沉积温度对电极形貌及电催化活性的影响。对电极的表面形貌和微观结构采用SEM和TEM方法进行表征;对电极的光反射性能采用紫外可见分光光度计进行测试;对电极的电化学性能通过测试交流阻抗、Tafel极化曲线以及J-V曲线进行表征。研究结果表明,FTO/CoS/CuS对电极与电解液界面处的电荷转移阻抗较低,具有更高的光反射率及电催化活性。与Au片、FTO/CoS和FTO/CuS对电极相比,光电转化效率分别提高了132.9%,46.6%,26.9%。     

氧化石墨烯(GO)修饰的TiO_2纳米管阵列光阳极的制备及其在染料敏化太阳能电池(DSSC)中的应用

文章采用二步阳极氧化法在纯钛片上制备了TiO2纳米管阵列,并用GO溶液修饰与其形成GO/TiO2纳米复合薄膜,修饰后的复合薄膜光电化学性能增强,组装成DSSC提高其光电转换效率,短路电流密度为13.2 mA·cm-2,光电转换效率为6.22%,相对于基于TiO2纳米管的DSSC电池分别提高了53%和30%。     

TiO_2纳米管阵列膜的制备、机理与光电性能

采用两步阳极氧化法,在金属Ti箔片表面制备出了高度有序的Ti O_2纳米管阵列膜,分析了制备出的纳米管的表面形貌与晶向结构,并阐述了其生长机理;同时,将获得的Ti O_2纳米管阵列薄膜与染料、电解液、Pt/FTO对电极组装成染料敏化太阳能电池(dye sensitized solar cells,DSSCs),并探究其光电转化性能。实验表明,氧化时间为24 h条件下获得的纳米管组装成DSSCs的光电转换效率为4.9%。进一步的,通过采用Ti Cl_4溶液对纳米管进行表面修饰,组装DSSCs的光电性能提升至8.7%,更有利于实现DSSCs的工业化应用。     

CdS量子点敏化ZnO纳米片的制备与光电性质

采用电化学沉积法在透明导电玻璃(FTO)基底上制备氧化锌(ZnO)纳米片,用KOH溶液刻蚀ZnO纳米片,得到多孔纳米片薄膜,再用化学浴沉积法(CBD)使CdS量子点沉积在ZnO纳米片表面,得Cd S敏化的多孔ZnO纳米片薄膜。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、电化学工作站研究了复合薄膜的晶体结构、形貌和光电性能。结果表明:KOH溶液刻蚀后的多孔ZnO纳米片光阳极的光电化学转换性能比ZnO纳米片有了明显的提高,光电化学转换效率随着刻蚀时间的延长先增大后减小,刻蚀时间30 min时,样品的光电转换效率提高为原来的7.2倍。多孔ZnO纳米片用Cd S量子点敏化后,Cd S量子点可以紧密、均匀地生长在多孔ZnO纳米片表面,并与ZnO纳米片形成异质结,其光电转换效率均有大幅度的提高,刻蚀60 min时的复合薄膜的光电转换效率最高,为1.176%,为量子点敏化太阳能电池的潜在应用提供实验基础。     

量子点敏化太阳电池研究进展

采用半导体纳米晶（量子点,QD）作为吸光材料的量子点敏化太阳电池（QDSC）因具有高效率和低成本的潜质在新型太阳电池的研究中备受关注。近5年来,QDSC的光电转换效率发展迅速,由不足10%提高到了15%以上,具有良好的发展应用前景。其中,新型近红外CuInSe₂基量子点吸光材料的设计开发以及负载量的显著增加促进了QDSC效率的快速提升。本文对近年来CuInSe₂基量子点吸光材料的开发及其高负载沉积工艺的研究方面进行了总结评述。     

聚苯胺复合对电极的制备及其在太阳能电池中的应用

通过化学浴制备粉末聚苯胺,并将NiO、Co_3O_4粉末和聚苯胺粉末混合制备聚苯胺与镍、钴的氧化物的复合对电极,通过X-射线粉末衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(FESEM)等表征测试手段对复合对电极的表观形貌进行表征,对复合对电极进行了CV、EIS、Tafel、J-V等电化学性能测试,探究了复合电极作为I-/I3-液态电解质DSSC对电极的催化性能。结果表明:NiO/PANI对应DSSC光电转换效率最高(7.38%),Co_3O_4/PANI对应DSSC光电转换效率7.23%,比单一聚苯胺DSSC光电转换效率(6.97%)高,证明了复合电极催化效果要比单一聚苯胺电极具有更优异性能。     

硫化亚铁的制备及其用作染料敏化太阳能电池对电极的性能研究

以Fe(NO3)3和升华硫、二甲基甲酰胺为反应物,通过一步水热法合成的Fe S晶体。将此晶体应用于染料敏化太阳能电池对电极材料,并通过透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电流密度-电压特性曲线(J-V)、循环伏安测试(CV)以及电化学阻抗谱分析(EIS),分别研究了其物相、表面形貌、电催化活性和光电转化性能。结果表明硫化亚铁晶体具有较高的电催化活性,其电池的光电转化效率超出了Pt电极电池效率相比拟的值。     

碳黑含量对导电聚合物基复合对电极光电性能的影响

通过将导电聚合物聚3,4-亚乙二氧基噻吩∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)与不同含量的碳黑混合,并采用简单的刮涂法制备了系列复合对电极。循环伏安和电化学阻抗谱的研究表明,随着PEDOT∶PSS中碳黑含量的增加I_3~-催化还原活性显著提高。由复合对电极组装的染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电性能研究结果表明,碳黑含量10%的对电极制备的电池具有最高的光电转换效率(2.81%)。     

SnO_2/RGO复合光阳极的制备及其对染料敏化太阳能电池性能的影响

采用原位化学法合成不同质量比的SnO_2/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料,通过溶胶-凝胶法制得SnO_2/RGO纳米复合薄膜光阳极。经N3染料浸渍,与Pt对电极,I~-/I_3~-电解质组装成染料敏化太阳能电池(DSSC)。对SnO_2/RGO纳米复合薄膜光阳极结构进行分析,通过伏安特性曲线分析了电池的光电性能。结果表明:石墨烯有利于提高SnO_2基DSSC的光电性能。当GO与SnCl_2·2H_2O的质量比为0.20时,电池的性能最优,短路电流密度(J(sc))和开路电压(U_(oc))分别达到15.56 mA/cm~2和0.56 V,光电转换效率为4.58%。并研究了SnO_2/RGO复合材料对光阳极的电子传输和光电转换效率的影响机制。     

PEDOT:PSS对电极的制备及其光电性能研究

通过DMSO掺杂处理和硫酸后处理两种方法制备了基于聚3,4-亚乙二氧基噻吩∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的对电极。采用循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)研究了PEDOT:PSS电极的电化学性质,发现与DMSO处理PEDOT:PSS电极相比,经过硫酸处理的PEDOT:PSS电极对于I3-到I-还原反应具有更高的电催化活性和更小的电荷转移电阻。由纯的和改性PEDOT:PSS对电极分别组装了染料敏化太阳能电池(DSSCs),并研究了其光伏性能。结果表明基于硫酸处理的PEDOT:PSS电极的电池在上述三种类型电池中具有最高的光电转换效率(2. 11%)。     

铜锌锡硫光电转换材料性能及溶液 化学制备方法研究

铜锌锡硫（CZTS）具有资源丰富、环境友好、理论光电转换效率高等优点,是理想的薄膜太阳能电池光吸收材料。介绍了CZTS晶体结构和光电转换性能。综述了溶胶-凝胶前驱体法、溶剂（水）热法、热注入法、电沉积法、溶液法等溶液化学方法在CZTS材料制备及其薄膜太阳能电池的研究进展,讨论了目前存在的问题,并指出今后的研究方向。     

柔性染料敏化太阳能电池材料制备工艺参数的优化

采用水热法制备TiO2纳米浆,与P25粒子和TiO2散射大粒子混合制成级配浆料。将所得的浆料涂敷在铟掺杂氧化锡-聚苯二甲酸乙二醇酯导电聚合物基板上,并在120～150℃进行热处理制成光阳极薄膜。利用溅射法制备Pt对电极,将其组装成柔性的染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,DSC)。研究了对电极溅射时间、TiO2薄膜热处理温度、膜厚以及级配浆料中的酸添加量对电池光电性能的影响。结果表明:当对电极Pt溅射时间为30s,TiO2薄膜热处理温度为150℃,膜厚为10.5μm,浆料添加0.05mol/LHNO3时,柔性DSC的光电性能最好,光电转换效率可达4.05%。     

基于不同溅射方法制备铜锌锡硫薄膜及太阳电池

采用共溅射及分步溅射方法在涂钼的钠钙玻璃衬底上分别形成金属预制层,先后在低温及高温下对金属预制层进行合金后硫化,制备了铜锌锡硫(Cu_2Zn SnS_4,CZTS)薄膜。研究了薄膜的晶体结构、表面和截面形貌、元素组分、薄膜中的相纯度及元素的化学状态。结果表明:共溅射预制层得到的CZTS薄膜的表面及截面形貌优于分步溅射预制层得到的CZTS薄膜。用紫外-可见分光光度计与Hall测试系统表征了CZTS薄膜的光电特性,发现在200℃退火15 h能有效降低CZTS薄膜的缺陷态密度,增加CZTS薄膜中的载流子迁移率和扩散系数。研究结果表明,采用共溅射制备CZTS薄膜太阳电池性能优于分步溅射法,且经过退火处理的CZTS薄膜制备的电池特性均得到有效提高。基于分步溅射法制备的CZTS吸收层制备的电池开路电压为722 m V,短路电流密度为11.2 mA/cm~2,最高转换效率为3.22%;基于共溅射法制备的CZTS吸收层制备的电池开路电压为637 m V,短路电流密为15.0 mA/cm~2,最高转换效率为3.88%。     

二氧化钛包覆氧化锌纳米阵列光阳极的制备与性能

采用直流反应磁控溅射工艺,在ZnO纳米阵列的表面实现TiO2包覆,作为染料敏化太阳能电池光阳极,研究TiO2--ZnO核壳结构的形成机理和制备工艺对其光电性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪表征光阳极材料的成分与结构。测试电池组件的伏安特性曲线、电压-时间曲线和电化学阻抗谱,分析TiO2包覆对电子传输性能和光电转换效率的影响机理。结果表明:磁控溅射制备的TiO2颗粒完整地包覆ZnO纳米阵列,使得纳米棒表面形貌由六棱柱向圆柱状转变,间隙变窄,直径较ZnO纳米阵列有所增加,阵列有序度得到改善。随着延长染料吸附时间和TiO2包覆,光阳极界面电子传输阻抗显著增加,光生电子的寿命也得到提高。经过包覆的光阳极能够作为阻挡层钝化表面缺陷,抑制复合的发生,从而提高开路电压和填充因子。经过包覆的光阳极其光电转换效率相对于纯ZnO纳米阵列提高了132%。     

聚苯胺对电极在染料敏化太阳能电池的应用

通过软模板在FTO(导电玻璃)上化学浴沉积球状纳米聚苯胺和粉末聚苯胺,将以上两种对电极与无模板化学浴沉积聚苯胺对电极进行对比,并通过场发射扫描电子显微镜(FESEM)测试手段对这三种电极的表观形貌进行表征,对所制备三种电极进行了CV、EIS、Tafel、IV等电化学性能测试。结果表明:三种电极的表观形貌分别为球状结构聚苯胺、平整致密聚苯胺、蠕虫状聚苯胺,其中蠕虫状聚苯胺对电极因粗糙的表面和相对较大的厚度而具有较大的表面积,因此其催化活性位点也较多。而球状聚苯胺对电极则是三种电极中最有序的,规整的表面形貌使电极的导电性增加,加之其球状而产生的较大的表面积而使其光电转换效率在三种电极中最高,光电转换效率达到7.11%。     

染料敏化太阳能电池低铂对电极的制备和性能

采用热分解法制备Pt/ITO电极用于染料敏化太阳能电池（DSSC）。研究了热分解法相关工艺参数,包括烧结条件、不同的黏合剂以及黏合剂用量等。采用扫描电镜（SEM）分析了所制备的Pt/ITO对电极的表面形貌,通过循环伏安法（CV）对其电化学性能进行了表征。结果表明,采用适量羧甲基纤维素钠作为黏合剂,经5次烧结铂载量达到0235 mg/cm2时,Pt/ITO电极即对I^-/I^-₃（I₂）电对的氧化还原过程表现出良好的电催化活性。单体DSSC测试研究表明,所制备的低铂对电极的光电转换效率已接近铂片对电极的水平。     

银修饰铜纳米阵列用于电催化还原CO2

二氧化碳的电化学转化为气态或液体燃料具有存储可再生能源以及减少碳排放的潜力。报道了一种Ag修饰Cu纳米阵列作为二氧化碳电化学还原催化剂的简单合成方法。首先，在铜箔上通过阳极氧化生成Cu(OH)₂纳米阵列，然后经过原位电化学还原得到Cu纳米阵列，最后通过Cu纳米阵列和Ag⁺前驱体之间的电化学置换来生成Ag修饰的Cu纳米阵列。Ag修饰铜纳米阵列增强了电化学还原二氧化碳的催化性能，相较于未经修饰的铜纳米阵列，Ag修饰Cu纳米阵列电催化还原CO₂生成C₂H₄的法拉第效率提升了158%,同时，修饰后的电极对于C₂₊产物的选择性提升了121%。其对CO₂电催化性能的提升和对氢气的抑制归因于Ag和Cu的协同催化效应。     

多缺陷MoS2纳米片对诺氟沙星的压电催化降解性能

通过调节Mo和S物质的量比,采用水热法合成多缺陷MoS₂纳米片,利用SEM和XRD对样品的形貌和结构进行表征,并以诺氟沙星为目标污染物评估样品的压电催化性能。结果表明,与无缺陷MoS₂相比,多缺陷MoS₂表现出优异的压电催化活性。在超声辐照下,Flaws MoS₂(1∶5)纳米片11 min内对诺氟沙星的降解率达99.69%,降解速率常数为6.78 min^-1。多缺陷MoS₂纳米片优异的压电催化性能主要归因于应变诱导的压电场引起的电子-空穴对的高效分离。活性物质捕获实验表明,羟基自由基(·OH)是降解诺氟沙星的主要活性氧物种。此外,多缺陷MoS₂纳米片的超高降解效率可应用于实际的环境修复。     

不锈钢基ZnO/PbO2阵列电极的制备及其析氧电催化性能

以不锈钢(SS)为基体,聚苯乙烯(PS)微球为模板,采用直流电沉积法制备了SS/ZnO/PbO2阵列电极.通过扫描电镜(SEM)分析和线性扫描伏安法(LSV)测试,研究了电流密度、施镀时间和Pb(NO3)2质量浓度对电极活性层微观形貌和析氧电催化性能的影响.结果表明,在电流密度5.0 mA/cm2和Pb(NO3)2质量浓度190 g/L的条件下施镀25 min所得SS/ZnO/PbO2阵列电极表面呈规则的花瓣状阵列结构,晶粒均匀、致密,电催化活性优异.