料浆喷涂法制备纳米晶TiO_2薄膜及其在DSSC中的应用

采用料浆喷涂法在ITO导电玻璃上制备了纳米晶TiO2,SEM测试结果表明该薄膜呈多孔结构,构成薄膜的TiO2颗粒均为20～30nm,薄膜的厚度能够很好地控制在5～20μm之间。将此薄膜组装成染料敏化太阳电池(DSSC),在标准模拟太阳光(AM1.5G)下测试,短路电流密度达7.78mA/cm2、光电转换效率为1.94%。讨论了制备工艺对电池性能的影响。     

DSSCs电池ZnWO_4薄膜制备及性能BatteryMon软件测试

研究ZnWO_4薄膜在DSSCs电池中的光电特性,利用浸渍-提拉法制备ZnWO_4薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、电化学阻抗谱(EIS)和电流电压(I-V)等表征制备的ZnWO_4薄膜的结构,借助BatteryMon软件测试其光电性能。表征结果显示,利用浸渍-提拉法制备的ZnWO_4薄膜结晶性能良好,薄膜颗粒均匀,带隙为2.85 eV,是直接带隙半导体。浸渍-提拉法制备ZnWO_4薄膜组装的染料敏化太阳电池(DSSCs)短路电流密度达到0.15 mA/cm2,开路电压达到625 mV,电池的光电转换效率为0.037%     

敏化纳米晶TiO2太阳电池

介绍了敏化纳米晶TiO2 太阳电池的结构、工作原理和技术指标。阐述了敏化纳米晶太阳电池相比于硅太阳电池的低成本及优于光电化学电池的关键技术 ,讨论了其总的光电转换效率高的原因及影响因素。并对敏化纳米晶太阳电池的有机染料和无机材料光敏化剂的选择 ,总的光电能转换效率、开路电压和短路电流目前研究达到的水平进行了综述 ,在此基础上提出了将其商业化的一些值得深入研究和需要解决的问题     

乙基纤维素对二氧化钛薄膜性能的影响研究

研究了乙基纤维素(M70)含量对染料敏化太阳电池电极质量、电池性能的影响规律。研究发现适当的M70可以明显改善TiO2电极质量,提高电池性能。但过多的乙基纤维素含量,会降低电池的开路电压和短路电流,对电池性能的提高不利。当乙基纤维素含量为0.5g,染料敏化太阳电池光电转换效率最高,达到5.6%(Jsc=15.04mA/cm2,Voc=0.73V,FF=0.53)。     

中间层厚度对具有隧穿结构的叠层电池的影响

为了提高非晶硅/微晶硅叠层电池的转换效率和稳定性,在隧穿结构中引入ZnO:B中间层,研究了中间层厚度对叠层电池短路电流密度、开路电压、转换效率等性能的影响。实验结果表明,较薄的中间层厚度,可以优化顶电池和底电池的短路电流密度,使微晶硅底电池生长致密,提高叠层电池的开路电压。采用厚度为60 nm的中间层,并优化顶电池和底电池的厚度后,制备出了初始转换效率为11.5%、衰退率在9%以内的叠层电池。     

染料敏化太阳电池新型双层光电阳极制备

新型的双层光电阳极,由作为覆层的分层TiO_2微冠和作为底层(HTCF)的TiO_2纳米森林组成。该光电阳极由TiO_2纳米杆的顶层微球(MS)/FTO玻璃基质通过热液反应制备。在制备过程中,微球和纳米杆分别转变为微冠和纳米森林。HTCF结构光电阳极能够显著地改善光捕获能力。另外,增强的HTCF表面积能使染料吸附能力增加,实现更高的光捕获能力。基于在纳米杆内部快速的电子传输、更高的光散射和捕获能力,这种新型的HTCF光电阳极实现了三重能力。与裸TiO_2结构纳米杆相比,HTCF染料敏化太阳电池的功率转换效率(PCE)增加了51%。通过改善一维TiO_2纳米结构(纳米杆、纳米线、纳米管等)光电阳极取得了染料敏化太阳电池光电阳极制备技术的重大突破。     

单结InxGa1-xN太阳电池特性的研究

采用第一性原理和电子连续方程方法,研究了p层厚度和In的掺杂浓度对单结In_xGa_(1-x)N太阳电池性能的影响。计算结果表明:p层厚度从0.05μm增加到0.07μm,In0.1Ga0.9N电池的转换效率缓慢增大;当p层厚度从0.07μm逐渐增大到0.25μm时,太阳电池的转换效率逐渐减小。当In掺杂浓度在0.5～0.7范围内逐渐增大时,短路电流密度逐渐增大,开路电压逐渐减小。当In的掺杂浓度为0.63时,转换效率达到最大,为19.80%,填充因子为0.82。因此,通过调节p层厚度和改变In掺杂浓度的方法可以提高单结InxGa1-xN太阳电池的光电特性。     

TiO_2和SiO_2纳米掺杂聚酰亚胺复合薄膜的电学性能研究

采用原位聚合法制备了PI/TiO_2和PI/SiO_2纳米复合薄膜。研究质量分数均为10%的两种纳米掺杂对PI复合薄膜介电性能的影响,采用光刺激放电电流法(PSD)表征两种纳米颗粒对PI复合薄膜陷阱能级的影响,通过陷阱理论对介电性能的影响机制进行探讨。结果表明:TiO_2和SiO_2纳米掺杂提高了PI的电导率和介电常数,介质损耗相应增加,耐电晕寿命明显提高,电气强度虽有所下降但仍满足实际需要。两种纳米掺杂都在PI基体中引入了大量的浅陷阱,PI/TiO_2和PI/SiO_2复合薄膜的陷阱能级范围分别为1.83~2.85 e V和2.13~2.83e V,且SiO_2纳米颗粒引入的浅陷阱密度低于TiO_2纳米颗粒。在此基础上,通过陷阱理论分析了两种复合薄膜的耐电晕老化机制。     

原子气相沉积法制备V_2O_5/氮掺杂石墨烯锂离子电池负极

以氮掺杂石墨烯为基底,采用原子气相沉积法将纳米V_2O_5薄膜均匀的生长在多孔石墨烯纳米片上。由于V_2O_5与石墨烯间较强的化学键合作用,多孔石墨烯构建的优异的离子和电子传输路径,当复合材料电极作为锂离子电池负极时展现出优异的电化学性能,在200mA/g电流密度下具有良好的容量保持率,50次循环后,整个电极仍可获得608mAh/g的放电容量。     

a-Si(p)/c-Si(n)异质结太阳电池的AFORS-HET模拟优化

采用限定变量的方法,运用AFORS-HET(Automat FOR Simulation of HETerostructures)软件计算模拟了不同厚度、掺杂浓度和禁带宽度的非晶硅薄膜背场以及不同厚度、禁带宽度的非晶硅本征层对a-Si(p)/c-Si(n)异质结太阳电池的影响.结果表明,在其它参数不变的情况下,增加较薄的背场和中间本征层,可以提高太阳电池的整体性能,其光电转换有很大程度提高,其最高转换效率可达20.75％;其中,中间本征层在厚度不超过20 nm时,对电池的短路电流影响不大,而其它性能则相对下降;当非晶硅薄膜背场的掺杂浓度为1019 cm-3以上,带隙为1.7 eV,厚度为5 nm时,电池性能最佳.     

复合物S/TiO_2的合成及电化学性能

采用水热法合成了介孔TiO_2,并将其与硫复合,制得S/TiO_2复合材料。分别通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的结构、形貌进行了分析。通过充放电测试对比研究了升华硫和S/TiO_2复合电极的循环性能和库仑效率。结果表明,S/TiO_2复合电极的循环性能和库仑效率均得到改善,在电流密度为300 m A/g时,其首次放电比容量从1 094.1提高到1 118.6 m Ah/g,前50次容量保持率从45.8%到51.6%,前50次平均库仑效率从69%到82%。     

纳米Bi-Ni氧化物改性碱性MnO2电极

采用固相合成法制备了纳米Bi-Ni氧化物,X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)测试表明,其组成为单斜晶型Bi2O3和菱形晶型NiO的混合氧化物,粒径界于15～45nm之间。将所制的纳米Bi-Ni氧化物对碱性MnO2电极物理掺杂改性,结合电化学测试结果,运用单纯形法这一多因素优化的数学方法,证明掺杂纳米Bi-Ni氧化物对MnO2电极的浅度放电容量没有提高作用,仅提高MnO2电极深度放电容量,其中,掺杂量小于5%(质量分数)时,改性MnO2电极恒电流(95mA·g-1)深度放电容量提高35%左右。     

PVP及其共聚物凝胶电解质的制备与应用

采用自由基溶液聚合方法.合成出不同分子量和微观结构的聚4-乙烯基吡啶(PVP)及其共聚物,通过与交联剂的化学交联反应固化液体电解质制备了凝胶电解质,将其应用于染料敏化太阳电池.研究发现,分子量小的凝胶电解质电池具有较好的光电转换性能,与纯液体电解质电池相比,短路电流(ISC)、开路电压(V∝)、填充因子(FF)、光电转换效率(η)分别达到液体电解质电池的50.9%、98.1%、93.2%、46.4%.     

Sb_2S_3/TiO_2纳米棒的构筑及其在杂化太阳电池中的应用

采用水热法在FTO导电玻璃基底上,制备了一维有序的TiO_2纳米棒阵列。采用化学浴沉积方法在TiO_2纳米棒有序阵列上沉积Sb_2S_3纳米粒子,形成壳核式Sb_2S_3/TiO_2复合纳米棒阵列结构。通过控制化学浴的沉积时间,可以得到不同厚度Sb_2S_3纳米粒子壳层。通过电子扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、以及紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)等对样品形貌、结构组成以及光性能进行了测定和分析。最终基于P3HT/Sb_2S_3(3 h)/TiO_2为光电极所组装的杂化太阳电池能量转换效率最高,获得了1.15%的能量转换效率。     

全钒液流电池用碳毡电极的改性研究

分别采用普鲁士蓝(Prussianblue,PB)和草酸对聚丙稀腈基(PAN)碳毡进行修饰处理,通过循环伏安法研究了修饰后材料在钒溶液中的电化学性能。结果表明PB修饰碳毡电极对V(Ⅳ)/V(Ⅴ)电对具有良好的电催化性能,V(Ⅱ)/V(Ⅲ)电对在草酸修饰碳毡电极上的活性相比处理前也有较大改善。分别以这两种修饰电极为正负极组装全钒氧化还原液流电池(VRB),通过电池性能测试获得了最适宜的修饰条件。使用修饰电极的静态钒电池在电流密度为35mA·cm-2时电压效率可达83.28%。     

染料敏化太阳电池光阳极结构优化

染料敏化太阳电池(DSSC)的光阳极是决定电池性能的重要因素之一,对DSSC进行了光阳极结构优化研究。光阳极TiO_2薄膜的性质对电池光电性能有着重要影响,针对TiO_2的活性层,引入一层粒径为40 nm的TiO2颗粒,即采用尺寸递进式结构,按照"致密层-20 nm-40 mm-200 nm-400 nm"粒径依次增大的TiO_2颗粒层分布,获得了电池效率的较大提升     

Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳电池研究进展(Ⅰ)

Cu(In,Ga)Se2(CIGS)是Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体材料,具有黄铜矿晶体结构,以它为吸收层的太阳电池称为CIGS薄膜太阳电池.此电池具有如下特点:(1)光电转换效率高.2008年美国国家可再生能源实验室(NREL)研制的小面积CIGS薄膜太阳电池光电转换效率已达到19.9%,是当前各类薄膜太阳电池的最高记录.     

PVP辅助制备NiO薄膜及其钙钛矿太阳电池性能

采用NiO薄膜作为空穴传输层,PCBM作为电子传输层,制备了电池结构为ITO/NiO/CH3NH3Pb I3/PCBM/Ag的钙钛矿太阳电池。研究了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)含量对NiO薄膜的结构、形貌、光学性能的影响,进而考察了其对NiO基钙钛矿太阳电池性能的影响。研究表明:添加PVP一方面会导致NiO薄膜的形貌起伏,另一方面会使薄膜的透光率下降,这两个因素分别对电池性能起到正反两方面的作用。比较而言,NiO薄膜结构起伏可以有效增加钙钛矿薄膜的覆盖率和成膜质量,对提高电池整体性能的影响较大。当PVP含量为1.0%(原子分数)时,电池性能最优,开路电压和短路电流分别提高了14%和77%,使得转换效率提高了108%,达到3.61%。     

薄膜太阳电池的新进展

美国能源部国家可再生能源实验室(ＮＲＥＬ)近来报道,ＣＩＧＳ薄膜太阳电池的光电转换效率已经达到188%。该结果是于1999年11月25日得到的,创下了薄膜太阳电池光电转换效率的新纪录。研制该类电池的目的是在提高太阳电池转换效率的前提下降低太阳电池的制造成本。ＣＩＧＳ太阳电池有良好的户外可靠性和稳定性。ＮＲＥＬ的研究者认为还有更大的改进余地来提高转换效率。此类电池可用于地面,也可用于空间。报道没有指明池是制作在玻璃上还是制作在柔性塑料或不锈钢基片上薄膜太阳电池的新进展$信息产业部电子第十八研究所@孔凡建…     

使用复合树脂隔膜提高锌镍电池的循环性

采用环氧树脂、聚酰胺树脂和酚醛树脂粘接聚甲基丙烯酸甲酯粉制备了3种复合树脂隔膜,对其进行吸液性能和离子导电性能测试,并以烧结镍电极为正极、涂覆氧化锌电极为负极组装成锌镍电池进行循环充放电测试。结果表明:3种复合树脂隔膜中添加NaHCO3制备的隔膜综合性能较好,电池循环100次后放电容量基本保持稳定,库仑效率稳定在90%左右,没有发生枝晶短路导致的电池性能衰退。而对比的聚丙烯隔膜电池在20次循环左右即出现了枝晶短路现象,由此表明复合树脂隔膜可有效阻挡枝晶短路、提高锌镍电池的循环性能。