TiO_2/SrTiO_3薄膜电极制备及其光电化学性能研究

采用商用P25TiO2为原料制备纳米多孔TiO2电极,用水热法在多孔TiO2表面包覆SrTiO3。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及紫外-可见光谱仪对TiO2/SrTiO3薄膜电极进行表征。探讨了水热反应温度对TiO2/SrTiO3薄膜电极组装染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电化学性能影响。结果表明:在纳米多孔TiO2电极表面生成了均匀的SrTiO3包覆层,且SrTiO3包覆的样品吸收边有红移;与TiO2薄膜电极相比,不同水热反应温度下制备的TiO2/SrTiO3薄膜电极组装DSSC的光电转换效率均有所提高,180℃时全光转换效率提高了24%。     

Pechini法制备TiO_2薄膜及其在染料敏化太阳电池中的应用

用Pechini法在FTO导电玻璃上制备不同厚度的TiO2薄膜,并组装成染料敏化太阳能电池。XRD结果表明,在450℃退火1h得到了主相为锐钛矿的TiO2。SEM结果表明,TiO2薄膜表面疏松多孔,粒径均匀,厚度在6~15μm。紫外-可见光谱分析表明,TiO2薄膜染料的吸附量随薄膜厚度的增加而增加。光电性能研究表明,在0.005W/cm2的弱光照下,膜1(厚6μm)和膜2(厚15μm)光阳极的光电转换效率分别为6.85%和11.83%;在0.1 W/cm2的模拟标准太阳光照下,膜1和膜2光阳极的光电转换效率分别为1.72%和2.39%。     

微等离子法制备原位生长TiO2薄膜电极研究

采用微等离子体氧化法制备用于染料敏化太阳能电池的原位生长TiO2薄膜电极。筛选适合制备较高光电性能原位生长TiO2薄膜电极的电解液,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和交流阻抗谱(EIS)考察电解液类型对所得TiO2薄膜电极的表面形貌、晶相组成和内部阻抗的影响,并利用X射线光电子能谱(XPS)和红外吸收(IR)研究染料敏化剂与TiO2薄膜表面的相互作用。结果表明,以(NH4)2SO4为电解液制备TiO2薄膜的光电性能高于硫酸体系所得TiO2薄膜的光电性能,短路电流、开路电压和光电转换效率分别为49μA/cm2,652mV和0.095%。薄膜主要由大量的金红石和少量的锐钛矿和钛组成,并且以(NH4)2SO4为电解液制备的薄膜中,TiO2含量较高。膜层较厚,约为7.5μm。薄膜的内部阻抗相对较小,有利于染料敏化太阳能电池光电性能的提高。所得TiO2薄膜电极的光电性能较高;cis-Ru(dcbpy)2(NCS)2染料可以吸附在微等离子氧化法制备的TiO2薄膜表面。染料cis-Ru(dcbpy)2(NCS)2敏化后的TiO2薄膜XPS谱中出现了O=C-O基团中的C1s吸收峰,说明染料可以吸附在微等离子氧化法制备的TiO2薄膜表面。在红外光谱中,在1 737nm处出现了一个吸收峰,应为酯键羰基振动所引起的,由此可以推断染料与TiO2表面应以类酯键形式结合。     

TiO_2纳米管柔性光阳极制备及其光电性能

采用电化学阳极氧化法在钛箔表面制备了TiO2纳米管阵列膜层,形成TiO2纳米管柔性光阳极并应用于染料敏化太阳电池(DSSC)。用X射线衍射、扫描电镜及紫外可见光谱仪对纳米管阵列的物相、微观形貌及光学性能进行表征,探讨了阳极氧化时间和TiCl4处理对TiO2纳米管光阳极组装DSSC光电性能的影响。结果表明,500℃热处理后,出现明显的锐钛矿型TiO2的特征峰,且TiO2纳米管阵列垂直取向、排列紧密,长度约为23.17μm,其吸光度比TiO2纳米颗粒薄膜高;与未经TiCl4处理相比,经TiCl4处理的氧化时间为9 h的TiO2纳米管组装DSSC的光电转换效率提高了5.80%,其开路电压为0.76 V,短路电流密度为6.92 mA·cm-2,填充因子为0.45,光电转换效率达到2.37%。     

TiO2纳米多孔膜电极对甲醇的光电催化氧化

研究了在一定光强下,一定粒径的TiO2纳米多孔膜电极的厚度与光电氧化甲醇的稳态光电流的关系。认为由于TiO2纳米多孔膜电极对OH-的吸附,使甲醇和甲醛在TiO2纳米多孔膜电极上不能形成有效的吸附是影响彻底氧化甲醇的关键。讨论了体系中OH-的浓度对氧化甲醇的影响,发现在碱性环境中氧化甲醇比在酸性环境中有利得多,这可能与OH-在TiO2纳米多孔膜电极上的吸附有关。同时,研究发现OH-在TiO2表面的吸附规律符合朗格缪尔(Langmuir)等温吸附方程。     

TiO2/SiO2纳米多层膜光学特性研究

采用磁控溅射方法在玻璃基底上制备了TiO2／SiO2纳米多层膜,用椭偏仪测试了薄膜的厚度和折射率。黑体实验研究表明,TiO2／SiO2纳米多层膜在800nm～1600nm区域内对红外线的吸收较好,且吸收率随着温度的升高而增大。红外光谱研究表明, TiO2／SiO2纳米多层膜在2300cm-1～2900cm-1区域内对红外线的吸收较好。     

低温制备柔性染料敏化太阳电池TiO2薄膜电极

采用丝网印刷技术在柔性基底ITO/PET上制备TiO2多孔薄膜,经过低温烧结得到TiO2多孔薄膜电极。以D102染料为敏化剂,KI/I2为电解质,Pt电极为对电极,制成电池后测试了电池的光电性能。结果表明:以乙醇作为分散剂添加到P25粉体中,采用丝网印刷技术制膜,100℃低温烧结可以在柔性基底ITO/PET上制备出表面粗糙度良好、具有一定光电性能的TiO2多孔薄膜电极,用其制作的太阳电池转换效率达1.33%。     

半导体技术

O472008010668低红外发射率TiO2/AgxCu1-x/Ti/TiO2纳米多层膜/刘海鹰,刁训刚,王丽玲,杨盟,武哲,舒远杰(北京航空航天大学理学院凝聚态物理与材料物理中心)//功能材料与器件学报.―2007,13(1).―7～12.利用磁控溅射制备了银含量在100%至80%之间的单层银铜合金薄膜和TiO2/AgxCu1-x/Ti/TiO2纳米四层膜。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、扫描俄歇微探针,分光光度计、红外发射率测量仪对样品进行表征,研究了单层金属膜和多层膜的光学、电学性质随着银含量的变化以及热处理前后薄膜性能的变化。结果表明:相同厚度的合金膜,随着Ag含量的降低…     

低红外发射率TiO2/Ag/TiO2纳米多层膜研究

利用磁控溅射在玻璃衬底上制备了具有良好的光谱选择性透过率的TiO2/Ag/TiO2纳米多层膜.通过用X射线衍射、扫描电子显微镜、UV-VIS-NIR分光光度计、傅里叶红外光谱仪对样品进行表征,优化了薄膜的制备工艺,研究了多层膜的光学特性.结果表明,当Ag膜的厚度为12nm时,多层膜具有高的可见光透过率和优良的导电性能.样品在555nm波长处的透过率最高达93.5%,红外波段平均反射率为90%左右,8μm～14μm波段红外发射率ε＜0.2.Ag层厚度的增加使可见光高透过率波段变窄,透过率下降.内层及外层TiO2厚度的变化引起薄膜可见光透过峰的位置及强度发生变化,外层的影响高于内层.     

TiO2薄膜的宽光谱特性椭偏法研究

为了获得TiO2薄膜的光学常数,采用德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃上的单层TiO2薄膜,得到了TiO2薄膜在300nm~2500nm宽谱上的光学常数曲线和薄膜厚度.根据TiO2的薄膜特性及成膜特点,考虑了表面粗糙层和界面层对薄膜性能的影响,建模时采用Cauchy指数模型和Tauc-Lorentz模型,对建立的各种模型测量得到的数据进行了分析和比较.结果表明,模型基底/Tauc-Lorentz模型/表面粗糙层可以得到最小的均方差为0.5544,得到的TiO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值最接近.该研究结果对TiO2薄膜多层膜膜系设计和制备有参考价值.     

用sol-gel法在不锈钢基片上制备TiO2薄膜

介绍利用钛酸丁酯为前驱液, 用ｓｏｌ－ｇｅｌ法在不锈钢基片上制备ＴｉＯ２ 薄膜。研究分析了冰醋酸、乙酰丙酮等添加物对溶胶性能的影响,对制备在不锈钢基片上的ＴｉＯ２ 薄膜进行ＸＲＤ分析,并检测薄膜的阻－温特性、Ｖ－Ｉ特性、绝缘强度等电学特性。实验显示添加一定比例的Ｈ２Ｏ、冰醋酸、乙酰丙酮, 可以得到长时间不胶凝、性能稳定的溶胶,通过适当工艺, 能在金属基片上制备出致密、不开裂、电阻率为１０５ ～１０６ Ω·ｃｍ 的ＴｉＯ２ 薄膜。     

光催化活性TiO2薄膜的研究进展

讨论了影响TiO2薄膜光催化性能的主要因素,如TiO2薄膜的晶体结构、晶粒尺度以及薄膜表面积和厚度等。介绍了提高TiO2薄膜光催化活性的三种主要途径,包括表面预处理、复合半导体以及金属沉积。对TiO2薄膜几种重要的制备方法和应用事例进行了叙述,并展望了此功能薄膜的应用前景。     

染敏料化太阳能电池中TiO_2薄膜的研究进展

纳米TiO2薄膜的组成及结构在很大程度上影响着染料敏化太阳能电池的光电转化效率。从微观结构、复合结构、掺杂、表面处理四方面综述了染料敏化太阳能电池中纳米TiO2薄膜的最新研究成果,探讨了如何通过提高电池中纳米TiO2薄膜对光的吸收、提高电荷的传输效率、降低电荷的复合来优化电池性能。对TiO2薄膜的表面处理,是今后发展的一个主要方向。     

非晶TiO2薄膜激光晶化

以中频孪生非平衡磁控溅射沉积设备制备的非晶氧化钛薄膜为前驱体,采用激光晶化技术实现了从非晶氧化钛到纳米氧化钛的相变过程。研究结果表明,在所选取的激光功率范围内,晶化氧化钛薄膜主要是由纳米尺度的锐钛矿和金红石所组成。随着激光功率的增大,晶化薄膜中金红石相的含量逐渐增多,晶粒尺寸逐渐增大,硬度、弹性模量及耐磨性逐渐提高。     

Al_2O_3包覆纳米TiO_2的制备及其性能研究

采用并流中和法,以混晶纳米TiO2颗粒为载体,Al2(SO4)3为包覆剂,用NaOH调pH值,在纳米TiO2表面包覆致密的Al2O3膜。并用TEM、XRD、IR及X射线能谱对其进行了表征,测定了包覆改性前后纳米TiO2的ζ电位、黏度以及光催化性能。结果表明:该包覆方法可行,改性后的TiO2零电点pH值增大至8,亲油性能得到改善,紫外屏蔽能力提高和光催化活性降低。     

TiO_2纳米薄膜的制备及应用进展

TiO_2纳米薄膜在光催化、传感、环境工程等领域具有广阔的应用前景,本文根据国内外的研究报道及作者对TiO_2纳米薄膜的研究,简单地介绍了它的制备方法和应用。     

MgO/TiO2复合薄膜太阳能电池的性能

用sol-gel法和丝网印刷法制备多孔TiO2薄膜,溶液沉积法制备MgO/TiO2复合薄膜。研究了复合薄膜的表面形貌、断面结构、厚度等性能;组装电池,测定了电池的输出特性曲线。结果表明:MgO/TiO2复合薄膜表面平整,内部具有分布较为均匀的空隙,厚度约14μm;MgO薄膜的复合使染料敏化,敏化太阳能电池的开路电压从0.585V提高到0.659V,短路电流从2.057mA提高到2.348mA,从而使光电转换效率从2.24%提高到3.12%;并分析了MgO薄膜复合提高光电流响应的机理。     

TiO2 Thin Film UV Detectors Deposited by DC Reactive Magnetron Sputtering

CrystallineTiO2 thin films were prepared by DC reactive magnetron sputtering on indium--tin oxide(ITO) thin film deposited on quartz substrate, the photoconductive UV detector on TiO2 thin films was based on a sandwich structure of C/TiOz/ITO. The measurement of the I—V characteristics for these devices shows good ohmic contact. The photoresponse of TiO2 thin films was analyzed at different bias voltage. The detector shows a good photoresponse with a rise time of 2 s and a fall time of 40 s, the photocurrent is linearly increased with the bias voltage.     

不同金属掺杂对TiO2薄膜氧敏性能影响

该文讨论了TiO2对氧气的吸附过程及敏感机理、重点分析了掺铁和掺钨对氧敏特性的影响,并比较了两者的异同.制作了掺铁和掺钨的TiO2薄膜,并在400℃下对薄膜氧敏特性进行了测试.结果表明.TiO2具有低电阻的特点,在高温下能够有效感应氧气浓度的变化.     

以低价态钛氧化物制备TiO2薄膜研究

试验以Ti2O3,Ti3O5和TiO2作为初始膜料,在ZZS700-6/G型真空镀膜机上采用O2-离子束辅助蒸发制备氧化钛薄膜.用XRD检测方法确定各种膜料和薄膜的相成分,并全面地分析了各种膜料的蒸发特性和薄膜;用分光光度计测量薄膜的透射率,并分析薄膜的光学性能.试验表明,在采用Ti2O3,Ti3O5和TiO2作为蒸发制备氧化钛薄膜时,钛的氧化物中存在Ti3O5固态同一蒸发相;各种膜料在蒸发时,发生分解,熔池中的物质成分逐渐转变成同一蒸发相成分,最终完全转变成同一蒸发相.