改性金莲花色素敏化太阳能电池的性能研究

染料敏化太阳能电池(DSCs)中,高原天然染料敏化剂花青素由于分子中含有多个羟基基团,有助于其与TiO_2有效结合形成有效的电子注入通道,从而表现出优异的性能,但同时由于远离二氧化钛光阳极部分的羟基易吸收水分,容易增加电荷复合同时电池性能下降,因此本研究通过对花青素进行化学改性来解决该问题。首先从高原金莲花中提取天然染料,并通过紫外可见吸收光谱和红外吸收光谱测试,确定所获取的产物主要成分为花青素;在此基础上对所获得的花青素分子进行化学改性,通过酯化反应去除部分多余的羟基基团。将所获得的改性产物用于DSC中,相比于未改性的花青素敏化电池,光伏性能得到了明显的改善,开路电压提高了30 m V。     

碳纳米复合对电极染料敏化太阳能电池的电化学性能

在染料敏化太阳能电池(DSCs)碳对电极中添加多壁碳纳米管,制作碳纳米复合对电极。通过循环伏安法研究复合电极中碳纳米管对I3?/I?氧化还原行为的影响。采用电化学阻抗谱表征,比较纳米炭黑、石墨鳞片、碳纳米管、纳米炭黑-纳米碳管复合材料对碳电极/电解质界面的影响。结果表明:添加纳米碳管后,电极的催化还原电位降低,电流密度增大;碳纳米管的加入使电极表面催化活性点增多,碳电极与电解液的界面电势差减少。光伏性能测试表明,添加10%(质量分数)的碳纳米管的DSCs的开路电压提高了17.9%,短路电流提高了24.1%,填充因子提高了14.4%。     

天然染料共敏化太阳能电池中共吸附剂的研究

采用紫外-可见吸收光谱对花青素、β-胡萝卜素、2种染料混合共敏以及添加了共吸附剂脱氧胆酸(DCA)的混合共敏4种染料体系进行光谱吸收性能测试,发现混合共敏体系能有效地拓展光谱吸收范围,实现300~600 nm之间的全谱吸收,明显提高了电池的光伏性能;在此基础上对4种染料溶液进行电化学测试分析,发现共吸附剂分子不仅可以降低染料的团聚,同时还有助于调节染料的能级位置,使其与TiO_2光阳极的能级位置和电解液的氧化还原电位更加匹配。相应地,DCA的加入减小了染料的LUMO与TiO_2导带的能级差值,即降低了电子注入驱动力(从0.92 e V降低到0.81 e V),从而降低了能量损失;同时,DCA增加了染料的HOMO与电解质的氧化还原电势的差值,使得混合染料的再生驱动力从0.24 e V达到0.35 e V,保证了染料的再生效率,明显提高了电池的短路电流密度,增幅达到约22%,相应地开路电压提高了约33 m V,光电转换效率提高了30%以上,达到0.292%。     

太阳能电池光阳极的制备和光电性能研究

采用旋涂法制备TiO_2基底并摻入不同含量g-C_3N_4制备了g-C_3N_4/TiO_2复合光阳极,研究了不同g-C_3N_4掺杂量的复合光阳极对电池光电性能的影响。结果表明,g-C_3N_4/TiO_2复合光阳极相对于TiO_2光阳极更有利于量子点附着,并提高电池的光电转换效率;随着覆盖尿素含量的增加,g-C_3N_4会更多的沉积在TiO_2薄膜表面,电池的开路电压、短路电流密度、填充因子和光电转换效率均呈现先增加而后减小的趋势,在尿素添加量为15 g时取得最大值(V_(oc)=0.604 V,J_(sc)=16.97 mA/cm~2,FF=0.419,IPCE=4.15%)。     

Magonelli相二氧化钛光阳极在量子点敏化太阳能电池中的性能研究

使用产量与性能稳定的工业化生产的黑色二氧化钛制备成QDSSCs的光阳极,通过性能表征与理论计算研究,与常见的Anatase TiO2,Rutile TiO2展开了全面对比。结果表明,由于氧空位的引入导致Magonelli Ti8O15的导带底下降,带隙收缩,吸收光谱范围由紫外光扩展至可见光与近红外,而且吸光度也极大提高。其阻抗也随之减小,明显低于Anatase TiO2,Rutile TiO2。这导致其组装的QDSSCs的性能获得极大提升,尤其是FF与Jsc表现最为显著,最终获得了PCE 5.3%优异成绩。这项工作进一步丰富了黑色二氧化钛的研究,在工业化生产黑色二氧化钛组装太阳能电池领域取得了阶段性成果,为太阳能电池的生产提供了新的可能。     

Sn基太阳能电池负极材料制备及性能研究

通过室温反应和高温煅烧的方法制备了CuSnO_3、Cu_3Sn@C和Cu_3Sn/SnO负极材料,研究了3种不同太阳能锂电池负极材料的表面形貌和电化学性能。结果表明,CuSnO_3负极材料的表面形貌为球形颗粒附加表面小突起特征;Cu_3Sn@C负极材料的表面形貌为尺寸不等的球形颗粒附加表面白色透明状物质,球形颗粒包覆层C元素质量分数约为34%;Cu_3Sn/SnO负极材料的表面形貌为球形颗粒附加外表面块状凸起。当循环次数达到100时,Cu_3Sn@C负极材料的比容量最大,其次为CuSnO_3,而Cu_3Sn/SnO负极材料的比容量最小;3种负极材料都具有较好的倍率性能,如果去除Cu_3Sn@C负极材料表层34%的碳元素的影响,其充放电比容量要相对CuSnO_3和Cu_3Sn/Sn O负极材料更高。     

全固态钢筋混凝土Cl~-选择电极的制备与性能研究

采用高纯银箔(99.99%)的电化学氧化法制备了全固态卷压式Ag/Ag Cl电极,并用于混凝土中的Cl-浓度检测。该Cl-选择电极具有较大的比表面积和交换电流密度,以及较低的温度系数。在模拟混凝土孔隙液中的测试表明:相比粉压式Ag/Ag Cl电极,卷压式电极具有更接近理论值的线性电压响应斜率(-58.2 m V)和电位稳定性,在230 d内电位波动不大于4 m V。混凝土中Cl-浓度测量表明:通过将电极表面包裹了一层PVA凝胶电解质薄膜,可显著提高其Cl-电位响应稳定性和抗干扰能力,且电极电位与混凝土中的lg[Cl-]之间具有良好线性度。表面分析证明,该卷压式电极不仅增加了电极的活性表面积,提高了电极的稳定性与反应活性;同时,借助于Ag Cl/Ag的多层堆叠,增强了Ag Cl颗粒与Ag基体间的附着力,提高了混凝土中Cl-的检测可靠性和电极的使用寿命。     

新能源汽车电极材料的制备与电化学性能研究

采用中频感应熔炼和退火工艺制备了La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料,研究了退火保温时间对电极材料物相组成、显微形貌和电化学性能的影响。结果表明,铸态和950℃/12 h退火态电极材料的主要物相为CaCu_5型LaNi_5相、3R-Ce_5Co_(19)型(LaMg)_5Ni_(19)相、3R-Gd_2Co_7型(LaMg)_2Ni_7相和2H-Ce_2Ni_7型(LaMg)_2Ni_7相。随着退火时间的延长,电极材料中的物相有由2H和3R型相结构朝着3R型相结构转变的特征;退火态La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料的最大放电容量、100周吸/放氢循环后电化学容量和100周吸/放氢循环后循环寿命都要大于铸态试样,退火处理后La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料的耐腐蚀性能得到明显提高。这主要与La_(0.74)Mg_(0.26)Ni_(3.59)电极材料中3R-Ce_5Co_(19)型(LaMg)_5Ni_(19)相和3R-Gd_2Co_7型(LaMg)_2Ni_7相的放电容量和结构匹配性高于Ca Cu_5型LaNi_5相有关。     

SnS / ZnO 叠层太阳能电池的制备及性能研究

目的获得光电性能较佳的Sn S/Zn O叠层太阳能电池。方法通过磁控溅射法,采用不同的溅射参数在FTO玻璃上制备Sn S和Zn O薄膜,研究Sn S和Zn O薄膜的晶体结构、表面形貌和光学性能,最终获得制备叠层太阳能电池的最佳方案。结果沉积Sn S薄膜的溅射功率、沉积时间、工作气压为28W,40 min,2.5 Pa和36 W,25 min,2.3 Pa时,获得的两种Sn S薄膜均在(111)晶面具有良好的择优取向,晶粒较大,表面致密光滑,禁带宽度分别为1.48,1.83 e V。沉积Zn O薄膜的溅射功率、溅射时间、工作气压为100 W,10 min,2.5 Pa时,Zn O薄膜的结晶性能更优,透过率更大,适合作为太阳能电池的n层。以宽禁带Sn S(1.83 e V)为外p型吸收层,窄禁带宽度Sn S(1.48 e V)为内p型吸收层制备的FTO/n-Zn O/p-Sn S(1.83 e V)/n-Zn O/p-Sn S(1.48 e V)/Al叠层太阳能电池,其光电转化效率为0.108%,短路电流为0.90 m A,开路电压为0.40 V。结论制得的叠层太阳能电池性能较传统单层太阳能电池更优。     

新型二氧化铅电极的制备及其性能研究

用电沉积方法制备了Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2,Ti/SnO2+Sb2O3/Bi-PbO2,Ti/PbO2三种二氧化铅电极,采用加速寿命试验对比了电极的寿命,采用扫描电镜表征了电极的表面形貌,并将所制备的电极用于处理苯酚溶液和含铜离子的溶液,分析了电解处理的效果.结果表明:未掺铋二氧化铅电极的加速寿命最长,且其处理的含铜废水可达国家排放标准,但掺铋电极的电催化性能更高.     

铅合金电极材料的制备及性能的研究

探讨了掺杂不同成分的Sn、Ce等金属元素对纯铅电极耐腐蚀性能、电化学性能的影响，结果表明添加Sn、Ce等金属元素对铅合金阳极的形貌和性能有很大影响。实验发现铅锡合金的耐腐蚀性随着合金中锡含量的增加而增加，在铅锡钙合金中添加稀土元素铈可显著地抑制它的腐蚀。用该舍金作为电解制臭氧用阳极板，可满足电解中对合金材料的耐蚀性和电化学性能要求。     

Ti-Al-Ti层状复合电极材料制备与性能

采用熔融金属浸镀得到Ti-Al层状板材,并利用浇铸复合的方法制备了Ti-Al-Ti层状复合材料,通过四探针法、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、抗弯曲性能试验等测试手段对样品的结构与性能进行表征.结果表明,Ti表面浸镀Al层,实现了Ti与Al之间的冶金结合;所制得的T/Al层状板材与纯Ti相比,电阻降低50%～80%;采用浇铸法得到Ti-Al-Ti层状复合材料的力学性能满足机械加工需求.因此,Ti-Al-Ti层状复合材料替代纯Ti作为涂层钛阳极(DSA)的基体金属,在保持纯Ti阳极优点基础上,显著降低电阻,从而改善DSA的电化学催化性能.     

钛基二氧化锡电极的制备及性能研究

采用热分解法制备了钛基二氧化锡电极，并用XRD，SEM对电极涂层进行了表征，应用快速电极寿命法测试了钛基二氧化锡电极在60℃，1．0mol/L H2SO4溶液中的使用寿命。以降解苯酚为目标，用循环伏安法考察了该电极的电催化氧化性能。结果表明，苯酚转化率达到96．5％，其电催化性能优于传统单质铅电极和Ti／PbO2电极，是1种优良的电催化剂。     

纳米银导电墨水的制备及电极性能研究

用硝酸银、己二酸二酰肼和葡萄糖为主要原料,通过化学还原法制备出粒径为30~50 nm的纳米银颗粒;将其分散于特殊配制比例的溶剂中,制备得到纳米银导电墨水。将纳米银导电墨水高精度图案化喷墨打印,分析了纳米银的形貌及其导电性能;研究了烧结温度和烧结时间对打印电极电阻率的影响,结果表明,200℃烧结40 min,电阻率为0.34 m?·cm的较低值。     

单晶硅太阳能电池硅与电极间的欧姆接触

通过样品横断面金相观察,TG－DTA及X－射线衍射分析,证明单晶硅与银浆、铝浆（银铝浆）在烧结过程中形成合金,消除硅与电极间的肖特基势垒,使电极与硅形成欧姆接触。     

MgNi非晶合金的制备及电极性能的研究

用机械合金化的方法研究了MgNi非晶相的形成效率、合成物相组成和相结构的演变以及电极性能与机械球磨工艺的依赖关系。模拟电池法测量Mg-Ni合成物的电极性能,发现放电容量的大小与非晶相的形成效率成正比,球磨50～60h的MgNi非晶具有最大的放电容量,继续延长球磨时间导致放电容量下降。基于MgNi非晶相形成过程的相组成和相结构,探讨了合成物电极性能的变化规律。     

Pb-Al层状复合电极材料制备与性能初探

以Pb-Al层状复合电极材料与传统Pb合金电极为研究对象,通过在Pb与Al合金之间引入过渡金属Sn,通过物理场热镀膜及热包覆的方法制备Pb-Sn-Al层状复合电极材料,与Pb合金电极对比研究了其物理性能及电化学行为;测试了电阻分布、质量、电极极化曲线、耐蚀性、槽电压等.结果表明:与传统Pb合金电极相比,其电阻减少24%,质量减轻37.6%,电极极化电位降低2.3%,腐蚀损耗降低90.8%,槽电压降低200mV.因此Pb-Sn-Al层状复合电极材料是一种密度小、导电好、耐腐蚀的电极材料,有着重要的开发应用前景.     

氢传感器用铂电极的制备及性能研究

采用浆料涂覆烧结法制备铂电极,对比了基材处理方式(磁控溅射/喷砂)、铂黑(Ptb)和氧化铂(PtO₂)粒径差异对电极形貌、附着力、方阻及电催化性能的影响。结果表明,基材采用磁控溅射法制备的涂层表面结构优于喷砂法的涂层,使其剥离强度均略高于喷砂处理的样品;针对于粉末粒度,需控制在一定范围内(即Ptb(350nm)和PtO₂(350nm)),其制备的涂层表面易形成蜂窝状或絮状的微连接结构,可显著降低方阻,提高其附着力。对结构和附着力较好的Ptb/Pt电极和PtO₂/Pt电极进行CV曲线分析,PtO₂/Pt电极的电催化性能优于Ptb/Pt电极。     

CdS、CdSe协同敏化ZnO薄膜电极及光电化学性能

首先采用提拉法,在透明导电玻璃(FTO)表面制备ZnO籽晶层,然后用水热法制备ZnO纳米棒阵列,再用连续离子层吸附法(SILAR)成功地将Cd S、Cd Se量子点沉积在ZnO表面,形成光阳极。利用X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM),电化学工作站研究了样品的结构、形貌和光电化学性能。结果表明:与ZnO纳米棒相比,复合Cd S、Cd Se以后,样品的光电性能有很大的提高。其中,Cd S、Cd Se的沉积圈数均为4圈时,Cd Se(4c)/Cd S(4c)/ZnO样品的光电转换效率最大,为1.894%,是纯ZnO电极的17倍。     

贵金属团簇在染料敏化太阳能电池中的研究进展

贵金属团簇可用作太阳能电池的染料敏化剂。综述了银、金、铜、银-金和银-铜团簇的制备方法、团簇的粒径和紫外-可见吸收光谱特征,比较了几种贵金属团簇敏化太阳能电池的性能。对比表明,双金属团簇作为染料敏化剂时比单金属团簇具有更好的性能,并可降低成本。要实现贵金属团簇的实际应用,需加强在合成方法、电极的制备和电解液在电池中的作用机理等方面的研究。