染料敏化太阳能电池光阳极的优化与性能研究

对染料敏化太阳能电池（DSSC）光阳极的制作工艺进行优化设计,在光阳极初始默认的制作工艺条件下,分别对影响DSSC光电性能的光阳极活性面积、TiO₂薄膜厚度、是否添加散射层、TiO₂薄膜烧结温度、化学处理方法和TiCl₄浓度影响因素逐一进行考察,最终确定了光电极的最佳制作工艺：光阳极活性层面积为0.4 cm × 0.4 cm,TiO₂薄膜厚度为19 μm,并加散射层,TiO₂薄膜电极的烧结温度为T₁ = 525℃、二次烧结温度为T₂ = 500℃,采用0.1 mol/L的TiCl₄水溶液进行化学处理,获得短路电流密度19.45 mA/cm²,光电转换效率8.42%。此制作工艺方法简单、光谱特性好、光电转换效率高,有利于DSSC的结构优化与推广应用。     

KCl浓度对电沉积ZnO量子点敏化太阳能电池光电性能的影响

文章采用恒电位沉积法在导电玻璃上制备了ZnO薄膜,研究了沉积液中KCl浓度对ZnO薄膜结构的影响,将制备的ZnO薄膜应用于量子点敏化太阳能电池(QDSCs)的光阳极,而后分析了该太阳能电池的光电转换效率。文章还利用X射线衍射(XRD),以及扫描电子显微镜(SEM),表征ZnO薄膜的结构和形貌,以紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)表征量子点敏化前后光阳极的光吸收特性,利用电化学工作站测试不同形貌ZnO-CdS太阳能电池的光电转换特性。分析结果表明:当KCl浓度为0.075 mol/L时,ZnO薄膜呈现出均匀多孔的纳米片结构,以该ZnO薄膜为光阳极的QDSC的开路电压为0.35 V,短路电流密度为3.17 mA/cm~2,光电转换效率为0.36%;与未添加KCl的ZnO薄膜相比,多孔片状ZnO薄膜的活性位点能够与电解液充分接触,这样提高了光阳极内光生电子的注入效率,从而使太阳能电池具有更高的的光电转换效率。     

热丝化学气相沉积n型nc-Si:H薄膜及nc-Si:H/c-Si异质结太阳电池

采用热丝化学气相沉积(HWCVD)技术制备n型纳米晶硅(nc-Si∶H)薄膜,系统地研究了沉积参数,特别是掺杂浓度对薄膜微结构、电学性质和缺陷态的影响,获得了器件质量的n型nc-Si∶H薄膜。制备了nc-Si∶H/c-Si HIT(Heterojunction with Intrinsic Thin-layer)结构太阳电池,研究了异质结结构参数对电池性能的影响,初步得到电池性能参数如下:Voc=483mV、Jsc=29.5mA/cm2、FF=70%、η=10.2%。     

CdS量子点敏化TiO_2纳米颗粒多孔薄膜太阳能电池性能研究

以CdS量子点敏化TiO2纳米颗粒多孔薄膜为光阳极,与多硫电解液和Pt对电极组装太阳能电池,研究了光阳极厚度和敏化周期对光伏性能的影响。结果表明,TiO2纳米颗粒多孔薄膜的最佳厚度为14μm,最佳CdS量子点敏化周期为20,由此得到的太阳能电池的短路电流密度J sc、光电转换效率η和量子效率分别为4.51 mA/cm2、0.76%和69%。在光阳极中采用TiO2纳米颗粒/TiO2纳米线多孔薄膜双层工作电极,TiO2纳米线散射层增加了对入射光的利用率,使电池在可见光波段的量子效率增加,从而使电池的短路电流密度J sc和光电转换效率分别比原来提高了11.6%和10.5%。     

ZnO与TiO2的质量比对染料敏化太阳能电池性能的影响

采用低温水溶液法制备ZnO微米棒;ZnO微米棒与TiO2纳米粉以不同比例混合,制备复合浆料;采用刮涂法把复合浆料涂敷在透明导电玻璃上,制备ZnO/TiO2复合薄膜光阳极。通过电池的I-U特性和电化学阻抗谱测试,研究ZnO微米棒与TiO2纳米粉的比例对电池性能的影响。结果表明:当ZnO与TiO2的质量比为1∶1时,DSSC的效率最高,此时的光电转换效率比纯TiO2电池的效率提高了31%。这主要得益于ZnO微米棒更高的光利用率和良好的电子转移特性。     

电泳法制备纳米TiO2薄膜

通过电泳法在导电玻璃上制备了二氧化钛薄膜,利用SEM及XRD对样品形貌和结构进行了表征.比较了不同分散剂对薄膜制备的影响.将所制备的薄膜用于染料敏化太阳电池的光阳极,得到了较高的开路电压和短路电流.其中以异丙醇做溶剂并加入少量聚乙二醇所制备的二氧化钛薄膜用于染料敏化太阳电池,开路电压达到0.66V,短路电流达到8.14mA/cm2.     

柔性衬底硅基薄膜太阳电池阻挡层的研究

研究了不同厚度的ZnO阻挡层对柔性衬底倒结构太阳电池的性能及均匀性的影响。在此基础上,使用金属镍(Ni)代替ZnO作为背电极和硅基薄膜之间的阻挡层,改善了太阳电池的均匀性。在聚酰亚胺柔性衬底上采用PECVD法制备出了面积为4cm×4cm、重量比功率超过200W/kg的倒结构硅基薄膜太阳电池。     

Sb2Te3薄膜的性质及光伏应用

采用真空共蒸发法在室温下沉积Sb-Te薄膜,在N2气氛中进行573K退火处理,制备出符合化学配比的Sb2Te3薄膜。将Sb2Te3薄膜用作CdTe太阳电池的背接触层,在不同温度下进行了快速退火处理,获得了效率为12.34%(Voc=805.9mV,Jsc=25.1mA/cm2,FF=0.61)的小面积太阳电池。     

ZnWO4薄膜的制备及其在染料敏化太阳电池中的光电性能

采用浸渍-提拉法制备ZnWO_4薄膜,研究其在染料敏化太阳电池(DSSCs)中的光电性能。使用XRD、SEM、UV-vis、EIS及I-V对Zn WO4薄膜的结构及光电性能进行表征。结果表明:制备的ZnWO_4薄膜具有较好的结晶性能,属黑钨矿型结构;薄膜颗粒均匀;为直接带隙半导体材料,带隙为2.85eV;由ZnWO_4薄膜组装的DSSCs的短路电流密度、开路电压及光电转换效率的值分别为0.15mA/cm~2、627mV及0.038%。     

SOFC阳极原始粉末制备工艺对阳极片微结构和电性能的影响

固体氧化物燃料电池(SOFC)的阳极是燃料氧化反应的场所,是SOFC的重要组成部分.然而具有较好催化活性的Ni-SDC阳极的制备目前普遍采用的是NiO与Ce0.8Sm0.2O1.9(SDC)混合的方法,即外加法,很少有用内加法同时制备出包含有NiO与SDC的NiO-SDC粉体.阳极材料的加工方法有可能会对Ni-SDC阳极性能产生大的影响,很有研究的必要.采用柠檬酸-硝酸盐溶胶-凝胶低温自蔓延燃烧法分别制备了NiO、SDC、NiO-SDC(质量比NiO∶SDC=1∶1)和Co3O4-NiO-SDC(质量比Co3O4∶NiO∶SDC=1∶1∶2)粉末,采用X射线衍射仪(XRD)检测了粉体的成相情况.将单独制备的NiO与SDC粉末按质量比为1∶1制成阳极片a,NiO-SDC粉末和Co3O4-NiO-SDC粉末也分别制成了阳极片b和阳极片c.并采用四端子法测量了其电导率值.分析了电导率与原始粉体制备工艺及阳极片的微结构之间的关系.结果显示,用上述方法合成的粉体成相很好,阳极片的电导率与微结构有极强的联系,微结构则受其原始粉末制备工艺和组成的强烈影响.