非金属纯有机染料的设计规律和展望

由于染料敏化太阳能电池(DSSC)由于成本低和光电转化效率高而引起诸多学者的兴趣.目前纯有机染料分子的合成已经受到特别的关注.本文主要针对染料敏化太阳能电池中染料分子设计方面展开论述,介绍了DSSC的组成、原理、设计理念以及对未来的展望.     

单一天然染料制备染料敏化太阳能电池

目的研究天然染料敏化太阳能电池的光电性能并降低其生产成本,提高染料敏化太阳能电池的制作效率.方法采用一种有效的天然染料的提取与纯化方法,从不同种类的植物中提取了十一种天然染料,包括蔬菜、水果、茶叶等,组装成天然染料敏化太阳能电池,并检测其光电性能,最后对各个天然染料敏化太阳能电池的光电性能进行分析.本实验还采用了静电喷镀的技术,将染料喷镀到工作电极上,并将采用静电喷镀技术得到的结果与传统浸泡的方法相比较.结果采用蓝莓制备的染料作为光敏剂敏化的太阳能电池在所研究的十一种染料中表现出最好的光电性能,其光电转化效率达到1.11%.结论这种静电喷镀技术不仅提高了染料敏化太阳能电池的制作效率,从检测结果看,染料的吸光度也大大提高,为染料敏化太阳能电池光电转化效率的提高以及未来染料敏化太阳能电池的商业化发展奠定了基础.     

聚4-乙烯基吡啶凝胶电解质在DSSCs中应用性能

采用自由基溶液聚合法合成出聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物,通过聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物与交联剂发生化学交联反应固化液体电解质,制得凝胶电解质,并将凝胶电解质应用于染料敏化太阳能电池,测定了电池的光电性能。研究发现,聚合物质量分数为凝胶电解质前驱体5%时,制备的染料敏化太阳能电池光电性能最佳,光电转换效率可达到纯液体电解质染料敏化太阳能电池的65.43%,而含离子液体凝胶电解质染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达到含离子液体电解质染料敏化太阳能电池的97.41%,且电池稳定性较好。对凝胶电解质在柔性染料敏化太阳能电池中的应用也进行了初步研究。     

聚4-乙烯基吡啶凝胶电解质在DSSCs中应用性能

采用自由基溶液聚合法合成出聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物,通过聚4-乙烯基吡啶-丙烯腈共聚物与交联剂发生化学交联反应固化液体电解质,制得凝胶电解质,并将凝胶电解质应用于染料敏化太阳能电池,测定了电池的光电性能。研究发现,聚合物质量分数为凝胶电解质前驱体5%时,制备的染料敏化太阳能电池光电性能最佳,光电转换效率可达到纯液体电解质染料敏化太阳能电池的65.43%,而含离子液体凝胶电解质染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达到含离子液体电解质染料敏化太阳能电池的97.41%,且电池稳定性较好。对凝胶电解质在柔性染料敏化太阳能电池中的应用也进行了初步研究。     

环丁砜在染料敏化太阳能电池固体电解质中的应用

以CuSCN、环丁砜、1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘、PEDOT:PSS为原料制备了染料敏化太阳能电池固体电解质,研究并探讨了环丁砜对电池光电性能的影响,同时对电池稳定性能进行了考察。结果表明,环丁砜引入染料敏化太阳能电池固体电解质中,电池的光电性能及稳定性能均得到了一定的改善;当环丁砜加入量为0.18g、CuSCN粉体为0.25g时,染料敏化太阳能电池短路电流密度为3.92mA/cm2,开路电压为0.42V,光电转换效率为0.86%,电池性能较稳定。     

稀土离子掺杂荧光粉材料在染料敏化太阳能电池中的研究进展

介绍了近年来稀土荧光粉材料在染料敏化太阳能电池中的研究进展,稀土发光材料将红外和紫外光转换为可以被太阳能电池吸收的可见光或近红外光,增大了光的响应范围。稀土材料的上/下转换性能还能改善器件的敏化程度、光捕获概率和稳定性。通过掺杂1个或多个稀土离子产生更多的电子-空穴对来达到增大光电效率的目的,控制稀土纳米荧光粉颗粒的粒径也能够增加光透射的距离并减少光的损失。因此,设计稀土荧光粉配比,优化器件结构在提升电池性能中发挥重要作用,对未来太阳能领域的突破和发展具有重要的理论和现实意义。     

瑞士开发低成本染料敏化太阳能电池

瑞士洛桑理工大学的科学家利用丰富而廉价的氧化铁(铁锈)和水研发出一种新型染料敏化太阳能电池,以利用太阳能制备氢气。染料敏化太阳能电池是一种模仿光合作用原理的太阳能电池,主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂和导电基底等几部分组成。因其原材料丰富、成本低、工艺技术相对简单,在规模化工业生产中具有较大优势,对保护人类环境具有重要意义。目前,美国的一个研究小组已能将染料敏化太阳能电池的转换效率提高到12.4%,但该方法生产电池的成本太高,生产面积仅为     

量子点在太阳能转化过程中的应用

利用清洁可再生的太阳能是人类从根本上解决能源危机和化石燃料使用所带来环境污染问题的最有效的途径之一,而将光能转变为电能的太阳能电池是人类利用太阳能的主要途径。当前已经出现了多种新的用于提高太阳能电池的光电转化效率以及降低太阳能电池成本的技术。其中,利用量子点半导体作为吸光材料直接用于光电转化或者敏化低成本的金属氧化物间接用于太阳能的转化,是相对新并且有前景的技术之一。针对基于量子点的太阳能电池的研究在过去十年中已经取得了显著的成果,文中在对基于量子点的太阳能电池基本原理作简要介绍的基础上,从几个特殊例子出发介绍了相关研究工作的最新进展。     

敏化介质对TiO2纳米晶太阳能电池的影响

染料敏化太阳能电池的光电转换效率很低，主要原因是染料敏化剂的吸收光谱分布与太阳光谱不相匹配。从其结构及原理出发，对敏化剂吸附基质、敏化剂结构、敏化剂吸附层数等方面逐一进行了论述，探讨了这些方面在结合过程中出现的问题，找出了染料敏化过程中的影响因素，同时，对近几年来研究得很活跃的新型钌系列有机敏化材料进行了归纳总结，分析其与二氧化钛的结合过程，提出了二者有效结合及提高其光吸收范围的途径,指出了未来敏化染料的发展方向。     

基于机器学习的有机太阳能电池能级预测及分子设计

作为分布式可再生能源关键组成部分的有机太阳能电池,其效率的主要限制因素是分子的最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO）之间的能级差异。为了能降低有机太阳能电池的制造成本,提高有机太阳能电池的能量转换效率,提出利用机器学习分析有机太阳能电池的能级,指导分子设计。首先,利用机器学习的高效性和成本效益,筛选出20个关键特征,以深入分析其如何影响光伏器件的性能。随后,构建了6种不同的预测模型,对比发现其中基于梯度提升的XGBT模型在预测有机太阳能电池性能方面表现最佳,其决定系数为0.8,并且其均方根误差仅为0.2。最后,利用该模型有效地预测了有机太阳能电池的性能,并且通过对HOMO与LUMO的深入分析,成功识别出两种影响有机太阳能电池能级的关键分子结构。     

不同光强下染料敏化太阳能电池输出特性仿真

以染料敏化太阳能电池(DSSC)的等效电路图及数学模型为依据,利用牛顿迭代法计算DSSC的工作电流,在Matlab/Simulink仿真环境下建立了仿真模型。制备并测试了以TiO2薄膜为光阳极的DSSC。使用估算参数的方法对测得的数据进行拟合。研究了不同光照强度对DSSC输出特性的影响。仿真结果表明,DSSC的输出特性受光照强度影响很大。     

基于MATLAB/Simulink的染料敏化太阳能电池输出特性仿真

根据染料敏化太阳能电池(DSSC)的等效电路,应用MATLAB/Simulink工具建立仿真模型,对DSSC的输出伏安特性及输出功率进行仿真,讨论串联电阻和分流电阻对DSSC性能的影响.仿真结果表明,随着串联电阻的增加,开路电压不变,短路电流密度、最大输出功率及填充因子降低;随着分流电阻的增加,开路电压、短路电流密度、...     

CuCr_2O_4/TiO_2复合薄膜电极对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

将制备的CuCr2O4纳米粉体以不同比例掺杂到TiO2粉体中制成浆料,采用丝网印刷法在FTO导电玻璃上制备CuCr2O4/TiO2复合薄膜电极。利用X射线衍射仪对复合薄膜进行晶型分析,数显测厚指示表测试复合薄膜的厚度,用光电转换测定仪测试了DSSC性能。结果表明,掺杂CuCr2O4纳米粉体能够提高电池的光电转化效率,当薄膜厚度为20μm、掺杂粉体的质量分数为2%时,薄膜电极具有良好的光电性能;与纯TiO2薄膜电极相比,光电转化效率提高了22.6%,达到6.5%。     

咪唑溴类离子液体对I^-/I^-3液体电解质电池性能的影响

通过往I^-/I^-3液体电解质添加3C～8C咪唑溴类离子液体,改善液体电解质的黏度、提高电池的稳定性,组装电池测定了电池的性能.分别使用旋转式黏度仪和电导率仪测试了电解质溶液的黏度和电导率;用太阳电池测定仪在模拟太阳光条件下,测定色素增感太阳能电池的电性能.结果表明添加咪唑溴类离子液体电池稳定性,光电转换效率得到较大提高.     

咪唑溴类离子液体对I-/I-3液体电解质电池性能的影响

通过往I-/I3-液体电解质添加3C~8C咪唑溴类离子液体,改善液体电解质的黏度、提高电池的稳定性,组装电池测定了电池的性能。分别使用旋转式黏度仪和电导率仪测试了电解质溶液的黏度和电导率;用太阳电池测定仪在模拟太阳光条件下,测定色素增感太阳能电池的电性能。结果表明添加咪唑溴类离子液体电池稳定性,光电转换效率得到较大提高。     

染料敏化太阳能电池的研究进展

近年来,染料敏化太阳电池由于具有低价格、易于制造成大面积和可接受的转换效率的潜力等优点而倍受关注.介绍了类似于植物光合作用的染料敏化太阳电池的工作原理,描述了主要由导电玻璃,半导体氧化物纳米薄膜,敏化染料,电解质和对电极组成的染料敏化太阳电池结构.对阳极材料改性技术、染料对DSSC性能的影响和电解质的研究新进展进行了综述.最后展望了染料敏化的电池的应用前景和今后的研究重点.     

SrO包覆TiO2光阳极的制备及性能

采用浸泡包覆的方法在染料敏化太阳电池的TiO2光阳极表面包覆了一薄层SrO,对TiO2光阳极和TiO2光阳极在饱和SrCl2溶液中浸泡不同时间得到的TiO2/SrO复合光阳极的紫外可见光谱进行了表征,并对SrO包覆TiO2光阳极制备的染料敏化太阳电池的光电转化率、单色光转化效率进行了测试。研究表明,包覆不同厚度的SrO后,在380nm左右出现红移现象,拓宽了可见光区吸收范围;在浸泡时间为20min时制备的具有TiO2/SrO核壳结构的光阳极具有高的转化效率,比同条件下制备的纯TiO2光阳极染料敏化电池的转化率提高了22.3%,单色光转化率提高了16%。     

染料敏化太阳能电池光阳极TiO_2致密膜的制备

用溶胶-凝胶法在染料敏化太阳能电池的FTO导电玻璃与多孔薄膜之间制备了一层TiO2致密膜,采用AFM、XRD、UV-Vis以及接触角测定仪等对其进行表征。结果表明,制备的薄膜结构致密、透明,晶粒细小均匀;水接触角从FTO表面的54.425°下降到致密膜表面的33.763°,有利印刷浆料润湿结合;对比实验证实了TiO2致密膜的引入,隔离了液体电解质与FTO导电玻璃的直接接触,减小电池的暗电流,电池的电流密度及光电转化效率分别提高了17.7%和22.4%。     

微小卫星太阳电池阵的设计计算方法研究

通过全面分析太阳电池的种类和选择,并对影响太阳电池阵的各种因素进行讨论,提出了微小卫星太阳电池阵的设计方法。推导出了基于单圈能量平衡和多圈能量平衡的计算公式,并计算出所需太阳电池阵的面积。设计及计算结果表明:该算法用于微小卫星太阳电池阵的设计与计算是可行的。