不同厚度多孔TiO_2光阳极对量子点敏化太阳能电池性能的影响

通过旋涂法以P25、松油醇、乙基纤维素为原料制备了浆料,并将其均匀涂布在FTO导电玻璃上,通过控制旋涂次数来制备不同厚度的TiO_2光阳极膜,利用扫描电子显微镜(SEM)对其形貌和结构进行了表征。采用CdS量子点做敏化剂,通过连续离子层沉积(SILAR)法制备CdS/TiO_2光阳极,以化学浴沉积(CBD)法制备CuS对电极,最终组装为电池器件。通过对电池的光电性能测试,首先明确了不同CdS沉积次数的CdS/TiO_2光阳极对电池的光电性能影响,在最佳的CdS沉积次数上得到了不同旋涂厚度TiO_2光阳极对电池的光电性能的影响。实验结果表明,当CdS沉积次数为9次,TiO_2旋涂次数为3次,厚度为15μm时,电池的短路电流密度和光电转换效率均达到最大值分别为:Isc=8.18mA·cm-2、η=2.32%。     

染料敏化太阳能电池光阳极TiO_2致密膜的制备

用溶胶-凝胶法在染料敏化太阳能电池的FTO导电玻璃与多孔薄膜之间制备了一层TiO2致密膜,采用AFM、XRD、UV-Vis以及接触角测定仪等对其进行表征。结果表明,制备的薄膜结构致密、透明,晶粒细小均匀;水接触角从FTO表面的54.425°下降到致密膜表面的33.763°,有利印刷浆料润湿结合;对比实验证实了TiO2致密膜的引入,隔离了液体电解质与FTO导电玻璃的直接接触,减小电池的暗电流,电池的电流密度及光电转化效率分别提高了17.7%和22.4%。     

柔性染料敏化太阳能电池TiO_2涂层电极的制备及性能研究

分别选用4种常用试剂(乙醇、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙酯以及去离子水)与水热TiO2物料混合制备了具有一定黏结性的印刷浆料,并利用丝网印刷法在柔性ITO/PET导电基板上制备TiO2印刷涂层,经过低温热处理后得到TiO2多孔涂层电极。利用X射线衍射仪、金相显微镜、傅里叶红外光谱仪以及SS50ABA型太阳能模拟器配合CHI600C型电化学工作站,着重研究了印刷浆料的物相组成、4种涂层电极的表面形貌、有机物残余量以及光电性能。结果表明,在n(TiO2)∶n(乙醇)=1∶6条件下,乙醇浆料在柔性ITO/PET导电基板上制备的涂层电极具有较好的光电性能,其开路电压为0.745 V,电流密度为1.897 mA/cm2,光电转化效率为1.48%。     

不同形貌TiO_2纳米棒对量子点敏化太阳能电池效率的影响

结合材料合成与器件制作,通过TiO_2纳米棒基量子点敏化太阳能电池光电转换性能研究,探讨影响电池性能的关键因素,并在电池制作过程中进行有针对性的优化,旨在提高量子点敏化太阳能电池的光电转换效率。在此采用水热合成法,探索了不同的水热合成条件,对TiO_2纳米棒形貌的影响,并且以CdS作为敏化剂制得了不同形貌的TiO_2纳米棒基量子点敏化太阳能电池。得出了水热合成条件为:15mL浓盐酸,15mL去离子水,150℃加热温度时效率最高的结论。     

Eu掺杂TiO_2染料敏化太阳能电池下转换光阳极的制备及性能

用溶胶-凝胶法制备了Eu掺杂TiO_2粉体(TiO_2:Eu~(3+)),并以质量分数50%的商用TiO_2(P25)为基体,制备了下转换光阳极,将其用于染料敏化太阳能电池,研究了不同Eu掺杂含量对电池性能的影响。荧光光谱显示,TiO_2:Eu~(3+)受463nm光激发,发射587、612、700nm波长的可见光,具有下转换功能。当Eu摩尔分数为1.5%时制备的下转换光阳极短路电流达到12.78mA/cm~2,与未使用下转换光阳极的电池相比,提高了12.69%,转换效率也提高了11.44%。     

四氯化钛处理对染料敏化太阳能电池性能的影响及光电致变色器件的构建

通过将不同浓度的四氯化钛溶液水解,在二氧化钛多孔膜上形成致密的阻挡层薄膜,抑制光生电子与电解液中I_3~-的复合,提高了染料敏化太阳能电池的光电转换效率;将优化后的太阳能电池经外电路与基于普鲁士蓝的电致变色器件连接,构建光电致变色器件。结果表明,经0.1 mol/L四氯化钛溶液处理的二氧化钛光阳极的太阳能电池的光电转换效率为4.42%。将该条件下的太阳能电池构建于光电致变色器件中,太阳能电池产生的电压可驱动电致变色器件变色,变色前后器件在700 nm波长处的透过率调制幅度可达52.77%。     

TiO_2纳米片/CuS钝化层量子点敏化太阳能电池的制备和性能表征

通过在TiO_2和量子点之间添加钝化层进行光阳极的优化,可以调节光阳极界面结构,从而增加产生的光电流,与没有钝化层的光阳极数据相比,在更宽的光谱范围内增强了光电转换效率。TiO_2纳米片具有较高的电子输运效率,主要原因是其表面积大,光散射特性增强。由于CuS钝化层很好地修饰了TiO_2纳米片表面缺陷会使其光电转换性能提高,得到在标准模拟太阳光AM 1.5G,100 mW/cm~2下,沉积CuS钝化层的电池能量转换效率达到4.71%,远高于未沉积钝化层的电池效率3.91%。     

金纳米颗粒对染料敏化太阳能电池性能的优化

采用球磨法制备一系列掺杂有不同含量立方形金纳米颗粒的复合光阳极薄膜,并组装成染料敏化太阳能电池,研究立方形金纳米颗粒对光阳极薄膜以及染料敏化太阳能电池性能的影响。研究表明,当掺入立方形金纳米颗粒的质量分数为0.8%时,太阳能电池呈现出最优性能,其短路电流密度为15.32mA/cm~2,光电转换效率为6.708%,相比基于纯TiO_2光阳极分别提高14.47%和12%。太阳能电池性能的显著提高主要归因于立方形金纳米颗粒独特的局域表面等离子体共振效应,其能有效改善染料分子的光吸收性能,进而提高电池的光电转换效率。     

叶绿素敏化纳米晶太阳能电池性能的研究

用叶绿素作为敏化剂,采用溶胶-凝胶与粉末涂敷相结合的方法在FTO上制备TiO2纳米薄膜电极．实验结果表明,叶绿素可使TiO：薄膜电极对可见光敏感．用xe灯作为光源,在光强为72．6mW／cm^2下,电池开路电压为451mV,短路电流为332μA／cm^2,光电转换效率和填充因子分别为0．774％和38．2％．     

CuCr_2O_4/TiO_2复合薄膜电极对染料敏化太阳能电池光电性能的影响

将制备的CuCr2O4纳米粉体以不同比例掺杂到TiO2粉体中制成浆料,采用丝网印刷法在FTO导电玻璃上制备CuCr2O4/TiO2复合薄膜电极。利用X射线衍射仪对复合薄膜进行晶型分析,数显测厚指示表测试复合薄膜的厚度,用光电转换测定仪测试了DSSC性能。结果表明,掺杂CuCr2O4纳米粉体能够提高电池的光电转化效率,当薄膜厚度为20μm、掺杂粉体的质量分数为2%时,薄膜电极具有良好的光电性能;与纯TiO2薄膜电极相比,光电转化效率提高了22.6%,达到6.5%。     

NiO薄膜厚度对CdTeO3量子点敏化太阳电池性能的影响

针对NiO薄膜厚度对量子点敏化太阳电池性能的影响,设计了1组对比实验,并首次采用CdTeO_3量子点作为敏化剂敏化NiO光阴极制备p型量子点敏化太阳电池。通过分析发现当丝网印刷层数为2层,NiO薄膜厚度大约为2.5μm时,光阴极的吸收强度和电池的短路电流密度都有较大的提升。最终电池获得了0.018%的光电转换效率,达到了国际文献报道的同等水平,拓宽了p型量子点敏化太阳电池的研究范围。     

敏化介质对TiO_2纳米晶太阳能电池的影响

染料敏化太阳能电池的光电转换效率很低,主要原因是染料敏化剂的吸收光谱分布与太阳光谱不相匹配。从其结构及原理出发,对敏化剂吸附基质、敏化剂结构、敏化剂吸附层数等方面逐一进行了论述,探讨了这些方面在结合过程中出现的问题,找出了染料敏化过程中的影响因素,同时,对近几年来研究得很活跃的新型钌系列有机敏化材料进行了归纳总结,分析其与二氧化钛的结合过程,提出了二者有效结合及提高其光吸收范围的途径,指出了未来敏化染料的发展方向。     

柔性染料敏化太阳能电池TiO2涂层电极的制备及性能研究

分别选用4种常用试剂(乙醇、甲基丙烯酸甲酯、乙酸乙酯以及去离子水)与水热TiO2物料混合制备了具有一定黏结性的印刷浆料,并利用丝网印刷法在柔性ITO/PET导电基板上制备TiO2印刷涂层,经过低温热处理后得到TiO2多孔涂层电极.利用X射线衍射仪、金相显微镜、傅里叶红外光谱仪以及SS50ABA型太阳能模拟器配合CH1600C型电化学工作站,着重研究了印刷浆料的物相组成、4种涂层电极的表面形貌、有机物残余量以及光电性能.结果表明,在n(TiO2):n(乙醇)=1:6条件下,乙醇浆料在柔性ITO/PET导电基板上制备的涂层电极具有较好的光电性能,其开路电压为0.745 V,电流密度为1.897 mA/cm2,光电转化效率为1.48%.     

Cu基量子点对TiO2的敏化及其应用

针对染料和Cd S等量子点敏化剂存在的不足,开发廉价、易合成、无毒无害、催化性能好且带隙较窄的Cu基量子点材料成为敏化剂研究的重点之一.综述了Cu基量子点对Ti O2的敏化方式、Cu基量子点敏化Ti O2的光响应性和电荷传递性能及在不同领域的应用的研究进展,并对Cu基量子点敏化Ti O2在光催化制氢领域的研究重点进行了分析和总结.     

太阳能飞机工作条件对太阳能电池性能的影响

太阳能飞机能源系统的核心部件是太阳能电池,性能受外界环境影响动态变化,准确预测其性能是飞机方案设计的重要基础工作。文章以光伏发电模型为基础,通过模拟太阳辐射和太阳能电池温度的逐时变化,预测了太阳能电池在飞行时间、速度和高度等工作条件变化时的性能。研究结果表明,受一天内太阳辐射和环境温度的变化影响,飞行时间是太阳能电池性能最大的影响因素,性能指标以太阳时12点为中心左右基本对称变化。飞行高度的改变伴随太阳辐射和环境温度变化,每升高1 km,开路电压提高1.52%,短路电流提高1.49%,最大功率提高3.65%。飞行速度的改变使得太阳能电池温度变化,每加速10 km/h,开路电压提高3.90%,短路电流降低0.31%,最大功率提高5.32%。以上研究,预测了太阳能电池在不同工作条件下的变化情况,为正确选择和改进能源系统方案奠定了理论基础。     

添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

为了钝化甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)钙钛矿薄膜表面的缺陷,在PbI2前驱液中引入氨基锂(LiNH_2)作为添加剂制备钙钛矿电池器件,对其电学性能、表面形貌、结晶性、紫外可见光谱和荧光光谱进行测试分析,考察不同质量分数LiNH_2对钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明:LiNH_2含有孤对电子,能够钝化钙钛矿缺陷,有利于光生激子的解离,提高器件的光电效率及稳定性;当LiNH_2质量分数为2%时获得了最优的器件性能,与无添加剂的器件相比,钙钛矿电池器件的开路电压(Voc)从0.96 V提升至1.00 V,短路电流(Jsc)从18.47 mA/cm~2增加至20.24 mA/cm2,填充因子(FF)从0.53提高到0.63,光电转换效率(PCE)由9.4%提升至12.6%,器件没有回滞现象。     

TiO_2纳米线/纳米粒复合光阳极的制备及其光电性能

以P25TiO2为原料,采用水热法制备了TiO2纳米线/纳米粒(TNW/NP),用XRD和SEM对所制备样品的结构和形貌进行表征。探讨了不同水热反应时间对所制备的样品光阳极组装染料敏化太阳能电池(DSSCs)光电性能的影响。结果表明,水热反应时间为16h时,获得了TNW/NP共存的复合样品,其染料吸附量大,电子传输阻抗小,电子和空穴分离效率高;基于TNW/NP光阳极的DSSC光电性能最好,开路电压为0.75V,短路电流密度为6.22mA/cm2,填充因子为0.59,光电转换效率为2.75%。     

三聚氰胺改性阳极对海泥电池性能的影响

为了提高海底沉积物微生物燃料电池的输出功率,本文对胺改性阳极产电性能进行研究。利用三聚氰胺改性方法在阳极表面引入含氮官能团,并在600℃热处理,制备一种掺氮改性阳极。相比于空白组,三聚氰胺改性阳极表面细菌附着量提高4.6倍,循环伏安电容量提高3.8倍,电子转移相对动力学活性提高7.7倍。改性阳极构成电池最大输出功率密度为67 mW/m²,是空白组的2.4倍,长期输出电压稳定在790 mV左右。该改性阳极制备方法简单易行、成本低,为海底微生物燃料电池阳极设计与开发提供了新思路。     

美人蕉花青素/N719染料共敏化太阳能电池性能

为了拓宽染料电池对太阳光谱的响应范围,提高光电转化效率,从天然植物美人蕉中提取了天然花青素染料,作为染料电池的共敏化剂。测试了花青素乙醇溶液的紫外-可见光谱,利用循环伏安法研究了它的氧化还原行为,并测试了其与N719共同敏化后的染料敏化太阳能电池的光学性能。结果表明:美人蕉花青素符合光敏染料的电子注入驱动力的要求;与N719的最优共敏化条件是花青素敏化60 min,N719敏化24 h。共敏化后电池光电压为0.8 V,短路电流密度为5.97 mA/cm2,填充因子F为0.55。光电转换效率为2.65%,比N719单独敏化提高了61%。说明美人蕉的花青素染料作为共敏化剂使用,能够拓展对太阳光谱的吸收范围,并且有助于提高染料电池性能。     

石墨烯/TiO_2纳米棒复合光阳极薄膜

本文基于TiO_2纳米棒具有较大的比表面积和定向传输电子的能力,可降低光生电子和空穴的复合几率,进而提高DSSC的光电转换效率。由于石墨烯超低的电阻率,良好的稳定性以及优异的透光性能,期望在光阳极薄膜中引入石墨烯,提高电子传输能力。利用水热法合成长度为200~300 nm,直径为20 nm左右TiO_2纳米棒。TiO_2纳米棒与不同石墨烯质量含量复合,利用电流体动力学技术制备了呈多孔状态的石墨烯/TiO_2纳米棒复合薄膜。其中石墨烯的质量分数为3%的光阳极薄膜的DSSC的光电转换效率达4.23%,相对于无石墨烯掺杂的TiO_2纳米棒光阳极薄膜提高了36%。