提高染料敏化太阳能电池光电转换效率的途径

伴随着能源危机的加剧,染料敏化太阳能电池由于具有低成本、制作工艺简单等优点,受到了各国科学家的广泛关注。文章回顾了染料敏化太阳能电池从产生到发展再到逐渐成熟以及现阶段取得的成就。染料敏化太阳能电池虽具有其他太阳能电池无法比拟的众多优点,但其也存在一些问题,如光电转换效率低便是制约染料敏化太阳能电池发展的重要因素之一。文章综述了提高太阳能利用率及太阳能电池各器件光电转换效率的途径,即优化染料敏化剂增强其与半导体薄膜材料表面的键合强度、吸附量及稳定性。     

ALD沉积Al掺杂TiO_2光阳极对钙钛矿太阳能电池中电子传输层影响

本文采用热原子层沉积技术(T-ALD)在氟化透明导电玻璃(FTO)上制备不同Al掺杂比例的TiO_2(ATO)应用于平面钙钛矿太阳能电池的电子传输层。结果表明,当Al:TiO_2掺杂浓度为1:100时,器件能达到最高13.13%的效率,而采用TiO_2作为电子传输层的器件,效率仅为10.43%。通过荧光光谱(PL),x-ray光电子能谱(x-ray photoelectron spectroscopy,XPS),薄膜电阻(I-V)等对样品的分析,我们认为Al掺杂TiO_2作为电子传输层有效地降低了薄膜的电阻、表面缺陷,最终提高钙钛矿太阳能电池的光电特性。     

纳米压印开启柔性透明导电薄膜新大门

正作为印刷电子器件必不可少的主要材料,透明导电薄膜(TCF)受到了国内外的广泛关注,发展十分迅速。透明导电薄膜是一种兼具导电性和高透光率的薄膜,其主要用作光电器件如发光二极管(LED)、触摸屏、等离子电视的透明电磁屏蔽膜、电子纸显示器、染料敏化太阳能电池阳极等的窗口材料。其中,触摸屏长期以来一直采用氧化铟锡(ITO)作为透明导电薄     

聚偏氟乙烯准固态电解质薄膜的制备及性能研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)为凝胶剂、DMF为溶剂,用旋涂法制备了PVDF聚合物薄膜.采用扫描电镜、电化学交流阻抗、线性扫描伏安法分别对PVDF薄膜的微观形貌、准固态电解质的电导率及其组装的染料敏化太阳能电池(DSSCs)的输出电流-电压性能进行表征.测试结果表明:PVDF与DMF的质量比及匀胶机转速,影响PVDF膜的微观形貌及吸液性能,从而影响准固态电解质的电导率及DSSCs的光电性能.当mPVDF∶mDMF=1∶8,匀胶机转速为2 500 r/min时,DSSCs的综合性能较好,其开路电压为0.726 V,短路电流密度为9.96 mA·cm-2,光电转换效率为3.10%.     

印刷技术在染料敏化太阳能电池制造中的应用

染料敏化太阳能电池(DSSC)的研究是太阳能电池研究中的前沿领域。低成本、光电转换效率及制备工艺简单化是染料敏化太阳能电池得以推广应用的关键。本文分析了目前DSSC常用制备方法,重点介绍了DSSC的丝网印刷方法,并对喷墨印刷、移印、柔印等其他印刷工艺方法进行了简单介绍,提出随印刷电子技术的发展,丝网印刷、喷墨印刷等印刷工艺应用于染料敏化太阳能电池的制备,是降低生产成本,并使其得到进一步发展的一个有效途径。     

纺织基柔性染料敏化太阳能电池的研究进展

柔性染料敏化太阳能电池可为可穿戴设备解决供电问题并实现服装一体化,同时能减少能源消耗。为全面探究纺织基柔性染料敏化太阳能电池在纺织领域的应用前景,首先简述了染料敏化太阳能电池的发展现状、主要组成结构、工作机制和性能评价方法,重点介绍了柔性纤维状电池与纺织基底平面电池的研究进展;其次,通过分析电极制备与电池组装方式的特点,指出在当前纺织领域尚未解决的太阳能电池问题,同时总结了纺织基柔性染料敏化太阳能电池电解质与敏化染料的研究进展;最后指出电池电极、染料以及电解质的发展方向,并对纺织基柔性染料敏化太阳能电池的发展提出展望。     

一种薄膜太阳能电池的制备及参数测定

分析了染料敏化TiO2纳米晶薄膜太阳能电池的基本结构和发电原理,介绍了在实验室制备染料敏化电池的方法,并对制得的电池进行了相关的参数测定。对染料敏化电池与硅太阳能电池进行了对比分析,总结了其优、缺点,并指出了未来的研究方向。     

镧掺杂石墨烯水凝胶对罗丹明染料的光降解性能

利用石墨烯在一定条件下形成凝胶的特性,采用水热法原位掺杂金属离子(Ag~+、Cu~(2+)、La~(3+))制备了掺杂金属石墨烯基水凝胶(AgGH、CuGH、LaGH)。该水凝胶对染料表现出良好的光降解能力。金属掺杂石墨烯基水凝胶降解罗丹明的速度遵循LaGHCuGHAgGH的顺序。光解试验表明,La~(3+)掺杂LaGH的最佳浓度为2 mmol/L。XRD和FTIR表征说明,经过水热反应后,LaGH中出现了镧的氧化物和氢氧化物。该水凝胶循环5次后仍能保持较好的光解染料的能力。淬灭试验表明,光照条件下掺杂金属石墨烯基水凝胶表面产生的空穴和超氧化物是分解染料的主要活性基团。     

改性纳米TiO2光催化分解水制氢研究进展

综述了目前改性光催化剂TiO2的几种方式,即改变TiO2结构形态、负载贵金属抑制电子-空穴复合、掺杂金属离子使电子-空穴对分离、掺杂非金属离子使TiO2光谱响应拓展至可见光范围、利用不同半导体复合能级差长期分离电子-空穴、染料光敏化向TiO2导带注入激发电子、加入电子给体不可逆地消耗反应空穴,指出改性后的TiO2光催化水制氢能力显著提高,光催化消除降解污染物耦合制氢是非常有意义的研究课题.     

8-羟基喹啉类荧光探针的合成及其对食品中Al~(3+)含量的检测

设计合成Al~(3+)荧光探针L(2-((E)-((2-(((E)-(4-硝基苯基)二氮烯基)苯基)氨基)乙基)亚氨基)甲基喹啉-8-醇),并利用元素分析、核磁、质谱等方法对探针结构进行表征。该探针在溶液中本身荧光很弱,但Al3+结合后荧光显著增强。由此,建立了一种测定Al~(3+)的新方法。该方法对Al~(3+)测定的线性范围为1×10~(-8)~1.4×10~(-6) mol/L,检出限为5.8×10~(-9) mol/L,相对标准偏差为5.89%,回收率在96.5%~105.9%之间,具有选择性好、灵敏度高、线性范围宽、操作简单等优点。     

基于纳米纤维包芯纱的柔性染料敏化太阳能电池对电极的制备及性能表征

对电极是染料敏化太阳能电池(DSSCs)的重要组成部分,改进对电极组成结构和材料对提高其光电转换有重要意义。通过共轭静电纺丝技术,在导电碳长丝(CF)上包覆聚丙烯腈(PAN)纳米纤维,利用液相沉积在纳米纤维表面包覆聚吡咯(PPy),得到PPy/PAN/CF导电包芯纱,并对其结构和相关性能进行了系统表征。结果显示:包芯纱中的纳米纤维具有很好的取向,纤维排列均匀;当聚合时间为4 h时,纤维表面聚吡咯聚合均匀,且包芯纱导电性最好,电导率为/cm;电化学性能测试结果显示,组装的对电极具有良好的电导性,对I_3~-还原为I~-具有良好的电催化性能。     

染料敏化太阳能电池中TiO2和ZnO薄膜光阳极制备方法述评

对染料敏化太阳能电池光阳极TiO2和ZnO薄膜制备的常用方法溶胶凝胶法、水热合成法、磁控溅射法、电化学沉积法以及脉冲激光沉积法、金属有机物化学气相沉积法、化学气相沉积法、喷雾热解法和化学沉淀法进行了述评,指出：半导体薄膜的制备和优化,减少电子在其传输过程中的损失,探索多种半导体材料的复合薄膜,优化半导体薄膜的能级结构和与光敏染料能级的匹配性,以及制备更为紧凑有序的纳米阵列光阳极材料和适合规模化生产的工艺是今后应强化的主要研究内容．     

电絮凝处理造纸废水中无机离子迁移机制的研究

回用造纸废水中仍含有大量的无机离子,这不仅会使纸张质量下降,而且会加重造纸设备的腐蚀。本研究通过原子吸收分光光度法、硝酸银滴定法、铬酸钡分光光度法测定了电絮凝处理前后废水中无机离子的类型及含量;通过XRD检测絮凝物与阴极板吸附物中无机离子的类型,探讨了相关无机离子在电絮凝处理过程中的迁移机制。结果表明:处理后废水中的Fe~(2+)、Mn~(4+)、Cu~(2+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO~(2-)_4等离子的含量大大降低且水中不含Al~(3+),不会出现有些研究者所担心的Al~(3+)残留问题。     

低温改性纳米二氧化钛处理印染废水

采用溶胶-凝胶法,低温制备掺杂N、Fe、Zn等元素的改性纳米TiO_2,并利用XRD、TEM、ICP-OES、UV-DRS等对其结构进行表征。以亚甲基蓝作为模拟染料废水,通过正交试验,得出改性纳米TiO_2应用于降解染料废水的优化工艺条件。结果表明,纳米TiO_2分别掺Zn~(2+)比例为0.4%、Fe~(3+)比例为0.8%、N比例为100%,处理废水效果都较好。其中,当染料质量浓度为2.5mg/L、废水pH值为10、光催化剂投加量为0.4g、光催化时间为4h时,Zn~(2+)掺杂TiO_2对亚甲基蓝溶液脱色率达到96.8%。此外,Zn~(2+)掺杂TiO_2对酸性染料以及活性染料均有较好的处理效果。     

薰衣草色素在棉织物染色中的应用

以薰衣草干花为原料,采用溶剂浸提法从中提取天然色素。采用直接染色、后媒法染色对棉织物进行染色。讨论了Cu~(2+)、Fe~(2+)、Fe~(3+)和Al~(3+)4种媒染剂对织物染色性能的影响,测试了染色织物的耐洗色牢度和耐摩擦色牢度。试验结果表明:薰衣草色素能够用于棉织物染色,媒染剂种类会影响媒染后织物的颜色,Al~(3+)媒染剂的媒染效果最明显,染后织物摩擦色牢度较好。     

石墨烯在钙钛矿太阳能电池电荷传输层中应用进展

结合对石墨烯和钙钛矿太阳能电池材料薄膜制备方面的研究,归纳总结了钙钛矿太阳能电池电荷传输层的作用;介绍了常用电荷传输层材料品种及其不足;综述了石墨烯在太阳能电池电子传输层和空穴传输层中应用进展,以促进石墨烯在钙钛矿太阳能电池中的研究开发。目前,钙钛矿太阳能电池的性能稳定性较差,商业化开发难以启动。文章认为从设计和优化钙钛矿太阳电池电荷传输层复合材料着手,稳定和提高钙钛矿太阳能电池性能,可望取得事半功倍的效果。     

产β-内酰胺酶菌株的筛选、鉴定及酶学性质初步研究

该文对上海临港地区分离的1株产β-内酰胺酶的菌株的酶学性质进行研究,并初步提高了酶液保存稳定性。通过结合抗生素平板法初筛和碘量法(定性)复筛,获得产β-内酰胺酶的菌株。通过形态学、生理生化试验和16S rRNA序列分析确定该菌株为蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus),命名为Bacillus cereus B03。酶学性质研究表明,该酶的最适反应温度为40℃,最适反应pH值为7.0,该酶在4～20℃、pH 5.0～7.5内稳定性较好。Mg~(2+)、Fe~(2+)和Mn~(2+)对酶有不同程度的激活作用,其中Mg~(2+)对酶的激活作用最强。Cu~(2+)、Al~(3+)和Fe~(3+)对酶有不同程度的抑制作用,其中Al~(3+)对酶的抑制作用最强。K~+、Ca~(2+)、Zn~(2+)对酶活力的影响作用不是很大。在无菌粗酶液中添加50 g/L NaCl或100 g/L甘油后,由原酶液的保存5 d剩余相对酶活力93%左右延长到了30 d,稳定性效果提升了6倍。菌株B03所产β-内酰胺酶的酶学性质初步研究表明,该酶具有进一步研究和应用的价值。     

掺杂Fe~(3+)纳米TiO_2的涂布纸可见光光催化剂的制备与表征

本文在室温条件下通过原位复合法制备了一系列铁(Fe~(3+))掺杂(Fe~(3+)/TiO_2摩尔百分比浓度0.0-1.0at.%)纳米TiO_2光催化剂。利用SEM、XPS和UV-vis DRS作为表征手段,可见光(40 W白炽灯,主光源456 nm)甲醛降解实验评价Fe~(3+)掺杂纳米TiO_2的光催化活性。研究了Fe~(3+)掺杂浓度对表面吸附、微观结构和光催化性能的影响。实验结果表明,Fe~(3+)掺杂可以扩大TiO_2的光吸收范围,吸收阈值波长红移至443 nm。掺杂量0.25 at.%,光催化时间为2 h,初始甲醛浓度1.0 mg/m~3,反应器体积为4.8 dm~3,A4光催化纸样品对甲醛降解率为92.6%。论文也提出并讨论了金属Fe~(3+)离子在纳米TiO_2粒子表面螯合机理。     

碳掺杂氮化碳光催化活化过硫酸盐处理AOX的研究

本研究采用葡萄糖和三聚氰胺为原料,通过一步共热解法成功制备了碳掺杂石墨相氮化碳(Glucose-g-C₃N₄);采用紫外-可见漫反射光谱(DRS)和荧光光谱(PL)分析Glucose-g-C₃N₄的光吸收性能和电子-空穴对分离能力;并利用Glucose-g-C₃N₄光催化处理可吸附有机卤化物(AOX)的模拟物4-氯苯酚(4-CP)。结果表明,相较于石墨相氮化碳(g-C₃N₄),Glucose-g-C₃N₄的可见光吸收性能提高和电子-空穴对复合率降低;在模拟太阳光照射下反应120 min、过硫酸盐(PDS)用量0.5 mmol/L、Glucose-g-C₃N₄投加量0.5 g/L、4-CP质量浓度10 mg/L的条件下,Glucose-g-C₃N₄表现出最佳的光催化活性,4-CP的降解...     

Fe~(3+)掺杂纳米TiO_2改性水性聚氨酯的制备及性能研究

以过氧钛酸水溶液为前驱体,在100℃下回流4 h,制备了透明的Fe~(3+)掺杂纳米二氧化钛(TiO_2)溶胶,可见光下的催化性能测试表明Fe~(3+)的最佳掺杂浓度为0.1%。将该掺杂浓度的纳米TiO_2溶胶与水性聚氨酯乳液通过简单共混制备了Fe3+掺杂纳米TiO_2改性水性聚氨酯复合膜。采用SEM、UV-Vis、TG等测试方法对复合膜进行表征,结果表明,纳米粒子均匀分散于复合膜中,并赋予了水性聚氨酯良好的紫外吸收能力。机械性能测试表明复合膜的抗张强度得到明显提高,并且在添加量为1%时达到最强(43 MPa),相对增强了13%。可见光下复合膜对亚甲基蓝(MB)的去除实验表明,Fe~(3+)掺杂纳米TiO_2的添加使得水性聚氨酯膜具有光催化自清洁能力。