碳纳米管在染料敏化太阳电池光阳极中的应用

TiO2作为光阳极薄膜材料,广泛应用于染料敏化太阳电池(DSC)中.在TiO2多孔薄膜中掺碳纳米管,不仅可以加快光生电子在TiO2薄膜内的传输,同时也可以增加电子寿命,从而提高染料敏化太阳电池的效率.本文综述了近年来在TiO2中掺碳纳米管的研究成果,简要介绍了碳纳米管在DSC中的作用;归纳了掺杂于TiO2光阳极的碳纳米...     

柔性染料敏化太阳能电池TiO_2光阳极的制备

柔性染料敏化太阳能电池(Flexible Dye-Sensitized Solar Cell,FDSSC)是以聚合物或金属等柔性材料为基底的染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cell,DSSC)。相比于刚性DSSC,其具有可弯曲、低成本、易大面积加工和应用范围广等优点,越来越受到人们的关注。柔性染料敏化太阳能电池TiO2光阳极的制备方法,根据热处理温度的不同可以分为低温和高温制备方法,其中包括化学法、压力法、电泳沉积法、转移法、金属基底上的制备以及一些新的制备方法等。本文结合DSSC光阳极中电子的传输和复合的基本原理,针对电极的各制备方法进行了综述,并对电池的相关性能作了一定的介绍;最后,对FDSSC未来的发展前景和有潜力的研究方向进行了展望。     

柔性染料敏化太阳能电池研究进展

从柔性基底的选择、低温法制备纳米晶TiO2薄膜、柔性对电极等几个方面介绍了柔性DSSC的研究进展,重点评述了纳米晶TiO2薄膜低温制备技术,如低温烧结法、微波烧结法、水热法、紫外光照射法和加压法等的优缺点,并展望了柔性DSSC未来的研究方向.     

叠层染料敏化太阳能电池

染料敏化太阳能电池( DSC)被认为是第三代新型光伏电池.但为了实现产业化,必须进一步提高其光电转化效率.最为有效的方法是提高太阳光利用率、拓宽电池的吸收光谱.其中,叠层DSC以其新型的结构、独特的优点受到了广泛关注.本文综述了叠层DSC这一新型结构太阳能电池的研究背景及国内外最新研究成果.详细论述了传统叠层DSC、N...     

基于金属网的叠层染料敏化太阳能电池

本文提出了一种新型染料敏化太阳能电池的叠层结构设计, 其中光阳极由导电玻璃上的第一层TiO₂纳米薄膜和不锈钢网上的第二层TiO₂纳米薄膜组成, 不同染料间的负反应相比混染共敏方式少. 此结构中引入的金属网, 减少了导电玻璃的使用片数, 从而减少入射光的损失; 同时也解决了两层不同TiO₂薄膜间的电连接性问题, 并提高电子传输和收集效率. 此叠层电池的光电转换效率达1.96%, 短路电流为8.4mA/cm², 相比相同电池厚度的单层电池, 效率提高约62%. 通过阻抗谱分析了叠层电池内部的电子传输, 给出叠层电池的等效电路图. 此外, 还发现电池厚度的增加及电子在不锈钢网表面的复合对光电性能有显著影响.     

柔性染料敏化太阳能电池光阳极的制备研究新进展与展望

柔性染料敏化太阳能电池在工业卷对卷生产中,生产率高,成本低,吸引了大批研究工作者的关注。简要介绍了柔性染料敏化太阳能电池的特点,重点介绍了柔性衬底的选择及柔性光阳极的制备方法。光阳极作为柔性染料敏化太阳能电池的重要组成部分,是电子激发和收集的区域,其性能决定了柔性染料敏化太阳能电池的性能。柔性染料敏化太阳能电池的光阳极的制备主要基于导电塑料薄膜和金属片,其具有可携带性、柔性、小尺寸与质量轻等特点。导电塑料薄膜衬底必须采用低温制备技术,如加压法、电泳沉积法、化学烧结法、微波辐照、紫外辐照、激光烧结和原子层沉积法等方法。而金属衬底则可采用传统的高温制备技术。     

基于纳米多孔钛酸锂结构的染料敏化太阳电池复合光阳极研究

本研究探索了具有良好导电性能的多孔钛酸锂结构对传统氧化钛纳米晶光阳极的增强效果。以钛酸四丁酯、氢氧化锂为源, 采用溶胶-凝胶结合溶剂热反应和高温烧结方法, 制备了具有多孔结构的尖晶石型Li₄Ti₅O₁₂纳米粉体; 在表征其结晶性、微观形貌及孔结构的基础上, 将其与TiO₂纳米晶浆料复合, 制备复合光阳极, 并详细考察了钛酸锂掺量、结晶性和孔结构等对电池光电转换性能的影响规律。结果表明: 随热处理温度升高, Li₄Ti₅O₁₂结晶性增强, 晶粒尺寸明显增大, 比表面积下降。掺入Li₄Ti₅O₁₂粉体可以有效提高光阳极膜的染料负载量, 降低TiO₂/染料分子/电解液界面的电子传输阻抗, 从而明显提高复合光阳极的光电流密度(J_sc=13.91 mA/cm²)和开路电压(V_oc =0.8 V)。Li₄Ti₅O₁₂含量为1wt%的复合光阳极电池光电转化效率最好, 达到7.011%, 比纯TiO₂电池(效率: 5.384%)提高30%。     

染料敏化纳晶薄膜太阳电池对电极的研究进展

研究了染料敏化纳晶薄膜太阳电池由于价格低、性能好而备受关注，对电极作为染料敏化纳晶薄膜太阳电池的重要组成部分，其性能对电池性能有很大影响。综述了目前对电极的研究进展，重点分析了对镀铂电极、碳电极的研究进展，并简要介绍了导电聚合物电极和柔性对电极在染料敏化纳晶薄膜太阳电池中的应用。     

柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池关键电极材料研究进展

柔性太阳能电池具有轻便、可弯曲的优点,可用于可穿戴设备等器件的即时充电,具有广阔的应用前景,受到持续广泛的关注。柔性太阳能电池制备中的关键在于基材以及与之相关的电极材料的制备。本文综述了柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池近几年的发展情况,着重介绍了柔性染料敏化太阳能电池光阳极、对电极以及柔性钙钛矿太阳能电池的底电极和电子传输层。结果发现高温烧结目前仍是制备高效染料敏化太阳能电池光阳极不可避免的方法,而对电极则不受这一限制并且已经有多种材料的效率超过了高温烧结的铂。柔性钙钛矿太阳能电池的研究重点是用其他材料代替底电极中柔性较差的ITO以及高温烧结的电子传输材料TiO₂,并且都取得显著成效。在此基础上,展望了柔性染料敏化太阳能电池和柔性钙钛矿太阳能电池未来的发展方向。     

柔性色素增感太阳能电池的研究进展

介绍了柔性色素增感太阳能电池的结构、原理、特点及现状,并对各个组成部分:柔性基板(PET和PEN)、透明导电薄膜及电极材料(TiO2和ZnO)进行了综述,重点介绍了纳米TiO2多孔薄膜电极材料的各种低温制备方法.比较各种低温TiO2薄膜制备方法得出胶体涂膜直接低温烧结法较好.该方法简单便捷,效率较高,适合产业化滚筒生产.     

ZnO纳米棒阵列的水热生长条件对柔性染料敏化太阳能电池的影响

利用水热法在不同条件下在ITO-PET(tin-doped indium oxide polyethylene terephthalate)上制备氧化锌纳米棒阵列, 通过一些定量的参数, 如纳米棒的直径、长度和棒密度来表征纳米棒的形貌. 通过改变反应条件可以调节上述参数. 分别讨论了两个重要条件: 反应时间和前驱体浓度. 研究表明前驱体浓度对长径比有重要影响. 柔性基底上的氧化锌纳米棒作为染料敏化电池的新型光阳极, 长径比的改变对柔性电池有重要的影响. 可通过调节反应条件来提高柔性染料敏化电池的性能.     

Cold Isostatic‐Pressured Silver Nanowire Electrodes for Flexible Organic Solar Cells via Room‐Temperature Processes

Transparent conducting electrodes (TCEs) are considered to be an essential structural component of flexible organic solar cells (FOSCs). Silver nanowire (AgNW) electrodes are widely used as TCEs owing to their excellent electrical and optical properties. The fabrication of AgNW electrodes has faced challenges in terms of forming large uniform interconnected networks so that high conductivity and reproducibility can be achieved. In this study, a simple method for creating an intimate contact between AgNWs that uses cold isostatic pressing (CIP) is demonstrated. This method increases the conductivity of the AgNW electrodes, which enables the fabrication of high‐efficiency inverted FOSCs that have a power conversion efficiency of 8.75% on flexible polyethylene terephthalate with no short circuiting occurring as the CIP process minimizes the surface roughness of the AgNW electrode. This allows to achieve 100% manufacturing yield of FOSCs. Furthermore, these highly efficient FOSCs are proven to only be 2.4% less efficient even for an extreme bending radius of R ≈ 1.5 mm, compared with initial efficiency.     

氧化锌铝(ZAO)靶材的制备及性能研究

采用冷等静压成型(CIP)、低真空烧结和热等静压(HIP)烧结技术制备ZAO靶材,采用排水法、SEM、XRD、光谱发射法(ICPOES)分析了2种烧结方法制备的ZAO靶材的密度、结晶状态和组织成分.结果表明,ZAO细粉经压力造粒后,CIP成型压坯相对密度可达75%以上,该压坯经低真空高温烧结,相对密度达到95%,而采用HIP低温烧结的靶材可达到98%以上,靶材结晶完整,组织成分均匀.     

Solution Combustion Synthesis of TiO2 and Its Use for Fabrication of Photoelectrode for Dye-sensitized Solar Cell

Three different types of TiO2 nano powders were synthesized by a solution combustion synthesis (SCS) method using three different fuels and for comparison, another type of TiO2 nano powder was synthesized by calcination of titanyl hydroxide. These TiO2 nano powders were used to fabricate photoelectrodes for the dye-sensitized solar cell (DSSC) and their performance was compared to that of the DSSC fabricated with Degussa P25 TiO2. The results showed that the SCS TiO2 could work well as photoelectrode for DSSC. The SCS TiO2 contained impurities of C and/or S, thus exhibiting visible light absorption and reduced band gap. The open circuit voltage and the fill factor both varied little among the various TiO2 and thus both had little effect on the photoelectrical conversion efficiency (η). However, the variation of η was seen to be in quite a good agreement with that of the short circuit current (Isc), suggesting that η was dominated by Isc. Isc was found to be enhanced by light scattering effect due to the presence of large particles but reduced by high impurity content due to an increase in electron transfer resistance. In addition, the specific surface area of the powders was found to be an important factor affecting the Isc and thus the η.     

基于ZnO纳米片多级结构的柔性染料敏化太阳能电池的制备

采用水热合成法制备基于钛箔的ZnO纳米片薄膜, 采用化学浴沉积法在ZnO纳米片薄膜表面原位沉积ZnO纳米粒和微球, 制备了ZnO纳米片/纳米粒/微球复合结构薄膜, 并将膜组装成柔性染料敏化太阳能电池。研究了钛箔预处理方式、化学浴沉积工艺对ZnO薄膜和电池性能的影响。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对钛箔和ZnO薄膜的物相组成和形貌进行表征, 采用太阳光模拟器和数字源表测试了电池的J-V光电性能曲线, 通过电化学阻抗谱分析了电池内部电子传输情况。研究结果表明: 当钛箔基底采用酸抛光处理, 将所得ZnO纳米片膜用已经预热24 h的0.15 mol/L二水乙酸锌甲醇溶液改性5 h, 所得电池光电性能最好, 其短路电流密度、开路电压、填充因子和光电转化率分别为11.26 mA/cm², 0.67 V, 0.60和4.51%。     

响应曲面法优化各向同性石墨的冷等静压成型工艺

以成型压力、保压时间、升压速率和降压速率为考察因素,通过单因素条件实验确定各向同性石墨的成型工艺参数为:成型压力300 MPa、保压时间10 min以及升/降压速率都为1 MPa/s.然后采用Box-Behnken的中心组合实验设计及响应曲面分析法对冷等静压成型工艺进行研究,得到体积密度的预测模型.结果表明:体积密度=1.30+0.011A-5.333×10-4B-1.558×103C-7.750×10-4D-1.650×10-3AB-1.350×10-3AC+4.000×10-4AD-9.500×10-4BC+5.000×10-5BD+1.725×103CD-3.601×10-3A2-1.001×10-3B2-9.883×10-4C2-7.383×10-4D2,优化得到最佳成型工艺条件为:成型压力349MPa、保压时间13 min、升压速率0.5 MPa/s、降压速率0.6 MPa/s.因素分析表明,成型压力和保压时间对压坯体积密度的影响显著;在最佳成型工艺参数下进行实验,压坯体积密度的实验值与理论值吻合较好,二者相差0.3％,且能有效消除拱桥效应.