染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池

介绍了染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的结构,工作原理,技术指标以及TiO2纳米膜的制备方法.阐述了敏化纳米晶太阳能电池相比于硅太阳电池的低成本及优于其它光电化学电池的关键技术.讨论了影响NPC电池总的光电转换效率的因素,并对有机染料和无机染料光敏化剂的选择及染料的敏化问题进行了论述,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.     

TiO2纳米管阵列对染料敏化太阳能电池性能的影响

通过恒压阳极氧化法在Ti箔表面制备了结构规整的TiO2纳米管阵列,研究了氧化时间和退火温度对纳米管阵列的尺寸和晶体结构的影响。用制得的纳米管阵列电极组装了染料敏化太阳能电池(DSSC),研究了纳米管长度、退火温度和电极面积对DSSC光电性能的影响。结果表明,纳米管管径和壁厚均与氧化时间无关,而纳米管长度则随着氧化时间延长而增加。在450℃及更低温度退火时,纳米管中只出现锐钛矿相;而在500℃退火时,纳米管中则又出现了金红石相。由厚度为27μm、退火温度为450℃的纳米管阵列电极组装成的DSCC具有最佳的光电转化性能。DSCC的光电转化效率随电极面积的增加而降低。     

TiO2纳米棒光阳极的制备及性能改进

首先采用水热法制备 TiO2纳米棒光阳极,并引入 Au@SiO2纳米颗粒对其性能进行改善。结果表明,Au@SiO2纳米颗粒的引入虽然增强了光吸收,但同时减少了染料在 TiO2纳米棒上的吸附量,反而导致了电池器件性能的下降。因此,在 TiO2纳米棒/Au@SiO2纳米颗粒结构上进一步生长一层 TiO2钝化层：一方面可增加染料吸附量;另一方面有利于减少电荷复合。基于这种光阳极组装的染料敏化太阳能电池获得了 2.34%的光电转换效率,较单一 TiO2纳米棒光阳极组装的电池效率提高了 60%。     

锐钛矿相TiO2纳米晶制备与相成因研究

采用TiCl4的乙醇溶液作为前驱体,制备了TiO2纳米晶。通过X射线衍射(XRD)、差热—热重同步分析(DTA—TGA)等方法研究了纳米晶的相组成、晶型及粒径(A：4nm—10nm)。通过控制实验条件,可以得到单一的锐钛矿相TiO2纳米晶。研究发现,随着热处理温度的升高,纳米晶粒子的晶格畸变率变小,表明纳米晶的晶型变好;在400℃以下,纳米晶粒子增长速度比较慢,源于焙烧所提供的能量首先消耗在结构弛豫上。     

Cu掺杂TiO2纳米晶粉体的形态及光电性能研究

TiO2纳米材料良好的光电性能,为其作为制备染料敏化太阳电池等新型太阳电池的光阳极材料提供了很好的应用基础。采用溶胶-凝胶法成功制备了Cu掺杂的TiO2纳米晶粉体,并利用XRD、EDS、TEM以及荧光分光光度计对样品进行了表征,研究了Cu掺杂对TiO2的物相类型、微观结构、晶粒尺寸以及光致发光性能的影响。结果表明,Cu掺杂使Cu2+取代Ti 4+进入TiO2的晶格中,在抑制TiO2晶粒生长的同时促进了TiO2的晶型转变,但这种抑制和促进作用会随着Cu掺杂量的增加而减弱。3%（原子分数）的Cu掺杂能够有效增强TiO2对光生电子的捕获能力,降低光生电子的复合速率,优化其光电性能。     

Ag掺杂TiO2纳米晶粉体的制备及性能表征

以钛酸丁酯、无水乙醇、硝酸银等为原料,通过溶胶-凝胶法制备了不同Ag掺杂含量的TiO2纳米晶粉体,用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）检测分析了粉体的晶型转化、微观形貌和晶粒尺寸,用光致发光光谱（PL）表征材料的光电性能。结果表明,Ag掺杂后的TiO2纳米晶粉体的锐钛矿相比未掺杂Ag样品的含量有所增多,当Ag掺杂量为1%和3%时,锐钛矿的相对含量约为65%;随着Ag掺杂量的增加,锐钛矿晶粒尺寸逐渐减小;由TEM图像可知,Ag颗粒较为均匀地弥散在TiO2纳米晶粉体中;由PL荧光检测结果可知,Ag掺杂TiO2纳米晶粉体的荧光强度比未掺杂的TiO2纳米晶粉体的低。试验结果表明,Ag颗粒较为均匀地弥散在TiO2纳米晶粉体中,有利于在锐钛矿界（表）面形成Ti-O-Ag的键合,有效阻止锐钛矿向金红石的转变,同时抑制锐钛矿TiO2纳米晶粒的增长,Ag颗粒与TiO2纳米晶粉体接触形成肖特基势垒,加速光生电子由TiO2向Ag颗粒传输,减小光生电子与空穴的复合几率,从而提高TiO2纳米晶粉体的光电性能。     

染敏料化太阳能电池中TiO2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.     

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%。     

锐钛矿TiO_2的水热法制备以及紫外光降解甲醛

用硫酸钛水热法制备了纳米TiO2光催化剂,研究了纳米TiO2的形态结构特征及其光催化性能,并探讨了甲醛溶液的初始pH值和初始浓度、TiO2用量、降解温度和时间对光催化降解反应的影响。结果表明,制备的锐钛矿TiO2产物平整而密实,它由八面体结构的TiO2纳米晶大面积自组装而成。在35℃降解温度下采用254nm紫外光源照射1h后,锐钛矿TiO2对甲醛的降解率达到51.10%,2h后达68.42%。     

Evolution of ZnO architecture on a nanoporous TiO2 film by a hydrothermal method and the photoelectrochemical performance

The synthesis of ZnO architecture on a fluorine-doped SnO2 (FTO) conducting glass pre-coated with nanoporous TiO2 film has been achieved by a one-step hydrothermal method at a temperature of 70 ℃.The effect of the reaction time on the morphology of the ZnO architecture has been investigated,and a possible growth mechanism for the formation of the ZnO architecture is discussed in detail.The morphology and phase structures of the as-obtained composite films have been investigated by field-emission scanning electron microscopy (FESEM) and X-ray diffraction (XRD).The results show that the growth time greatly affects the morphology of the obtained ZnO architecture.The photoelectrochemical performances of as-prepared composite films are measured by assembling them into dye sensitized solar cells (DSSCs).The DSSC based on the as-prepared composite film (2 h) has obtained the best power conversion efficiency of 1.845％.     

水热法合成金红石型TiO2微米花的研究

采用水热法在玻璃基板上制备了TiO2微米花,研究了反应物TiCl3的起始浓度、反应温度和反应时间对生成产物的形貌与晶型影响,并对产物进行SEM和XRD表征。结果表明:生成的TiO2晶体为金红石型,TiO2微米花的直径约2μm,它由TiO2纳米棒自组装而成,TiO2纳米棒呈现长方体形,棒径约50nm,棒长大约1μm。     

ZnO掺杂TiO2厚膜的sol-gel法制备及气敏特性研究

利用钛酸丁酯与无水乙醇的水解反应制备了纳米TiO2厚膜,并对其进行了不同含量的ZnO掺杂和不同温度的退火.通过XRD和SEM对所制备的ZnO-TiO2纳米粉的物相结构和表面微观形貌进行了表征,利用气敏元件测试系统对用其制备的气敏元件的气敏特性进行了检测,研究了ZnO的掺杂量和退火温度对TiO2厚膜气敏性能的影响,并对T...     

TiO2多孔膜上水热合成ZnO结构及其光电性能

The synthesis of ZnO architecture on a fluorine-doped SnO_2(FTO) conducting glass pre-coated with nanoporous TiO_2 film has been achieved by a one-step hydrothermal method at a temperature of 70℃.The effect of the reaction time on the morphology of the ZnO architecture has been investigated,and a possible growth mechanism for the formation of the ZnO architecture is discussed in detail.The morphology and phase structures of the as-obtained composite films have been investigated by field-emission scanning...     

染料敏化太阳电池的光阳极制备及其性能优化

详细讨论了染料敏化太阳电池二氧化钛纳米粒子、丝网印刷胶体、二氧化钛电极、对电极、电解质的制备方法,得到最优化的TiO2纳米晶电极的厚度为12μm左右。通过改善电极染料吸附量、纳米晶颗粒间的电接触性能以及电极对可见光的透射和反射能力,电池的光电性能得到显著提高。     

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%。     

溅射功率对染料敏化TiO2电极光电性质的影响

用直流磁控溅射法在不同溅射功率下沉积了TiO2薄膜,并制备了染料敏化太阳能电池。I-V曲线的结果表明,150～200W,随着溅射功率的升高,电池的短路光电流和光电转换效率增大,200W时制备的TiO2电极的光电转换效率较175W时的提高了75%,225W时短路光电流和转换效率均有所下降;从喇曼光谱、透射光谱等的表征可知,200W时沉积的TiO2薄膜开始形成锐钛矿结构,并且其厚度比225W时沉积的薄膜更大。     

天然染料作为Zn2TiO4太阳能电池敏化剂的研究

从植物的叶、花、果实和果皮中提取出7种天然染料,通过对它们的UV-vis吸收光谱比较发现,从月季叶中提取的染料表现出较好的光响应性.采用溶胶-凝胶法制备了纳米晶Zn2TiO4薄膜电极,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对其晶相及表面形貌进行了表征;制备了月季叶染料敏化Zn2TiO4电极,并以此为光阳极组装了...