染料敏化太阳电池石墨/聚苯胺复合对电极的低温制备和性能

通过低温制备(120℃)构建出不同比例石墨/聚苯胺复合对电极,分析了复合对电极组装的染料敏化太阳电池(DSCs)的光电性能,并通过X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、电化学交流阻抗法和循环伏安法等表征方法探讨了光电性能变化的内在原因,同时探讨了复合对电极中引入镍纳米颗粒对DSCs光电性能的影响。结果表明:在对电极中,聚苯胺质量含量25%的复合对电极对I_3~-/I~-氧化还原反应具有更佳的催化活性,其DSCs短路电流密度、开路电压分别达到7.41mA·cm~(-2),和0.595V,其DSCs光电转换效率最大为2.193%,与纯石墨对电极和纯聚苯胺对电极时相比,光电转换效率分别提高了86.6%和45.3%。添加镍纳米颗粒后,导致复合对电极串联电阻的增加以及催化活性的弱化,最终促使相应器件的四个光电性能参数均有不同程度的下降。     

石墨/TiO2共混碳薄膜对电极的电学与电化学性能研究

本文将石墨、TiO2纳米晶以及TiO2胶体共混,采用旋涂法制备了碳薄膜对电极,并用于组装染料敏化太阳能电池。采用场发射扫描电子显微镜观察薄膜的表面形貌,采用四探针电阻率测试仪、电化学交流阻抗图谱及太阳能电池综合测试仪对碳对电极的电学、电化学性质以及电池的光电性能分别进行测试;研究了薄膜厚度对碳对电极导电性能与电化学催化性能的影响。结果表明随着厚度增加,碳对电极的方块电阻和界面电荷传输电阻均变小,分别可达到26.6Ω.sp-1和11.8Ω.cm-2,而电池的填充因子及光电转换效率增大。当碳薄膜厚度为19.5μm时,光电转换效率可达到Pt对电极的70%。     

染料敏化太阳电池CuAl2O4/TiO2光阳极制备及性能

采用柠檬酸法制备了尖晶石型纳米晶CuAl2O4,将其添加到P25(degussa,TiO2)中,制备成CuAl2O4/TiO2薄膜光阳极,并组装成染料敏化太阳电池(DSSC),对其光电性能进行表征。结果表明:CuAl2O4的加入,电池性能得到提高;当CuAl2O4含量为2%(质量分数)时,与纯TiO2薄膜光阳极相比,光电转化效率提高了39.1%。     

柔性SnO_2/ZnO复合光阳极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

通过简单易行的方法制备了SnO_2/ZnO复合纳米颗粒,利用XRD对SnO_2/ZnO结构进行表征。使用电泳技术制备无裂纹SnO_2/ZnO复合薄膜,考察了ZnCl2添加量对SnO_2/ZnO复合薄膜光阳极性能的影响,通过机械压膜方法对柔性导电衬底(ITO/PEN衬底)上的SnO_2/ZnO复合薄膜进行后处理,扫描电镜结果表明机械压膜处理使SnO_2/ZnO复合薄膜变得更加平滑,SnO_2/ZnO复合纳米颗粒之间的连接性能增强,光电测试结果表明机械压膜处理可以显著提高SnO_2/ZnO复合光阳极的光电性能,电池的开路光电压和短路光电流均得到明显提高,优化后柔性SnO_2/ZnO复合光阳极组装的染料敏化太阳能电池的光电转换效率(η)达到了3.95%,短路光电流密度(JSC)、开路光电压(VOC)和填充因子(FF)分别为16.43mA/cm2、0.493V和0.49。     

氢还原氢氟酸刻蚀的TiO2纳米薄膜光电化学性能

TiO2是一种价格低廉、稳定的半导体材料,被广泛应用于光催化水裂解、污水处理等众多领域,但其只能吸收高能量的紫外光,限制了实际应用.本工作采用氢氟酸溶液刻蚀纯钛片,然后在一系列温度下对其进行热处理,使其表面与氧气反应生成TiO2薄膜,随后将样品置于氢气气氛下进行还原处理.通过XRD对其进行物相表征,SEM观察微观形貌,利用电化学工作站测试样品的光响应曲线、线性扫描伏安曲线以及电化学阻抗谱,并根据线性扫描伏安曲线计算出样品的光转换效率.结果表明,经过HF处理后,所形成的TiO2纳米薄膜暴露(101)晶面.同时,经过HF处理和氢气还原制备的样品的光电性能有了较大提升,光电流密度最高可达1.04 mA/cm2,是未经HF处理和氢气还原薄膜的11.5倍,是仅经HF处理薄膜的2.97倍,最大光转换效率提升了70％.该方法制备的纳米薄膜材料在光催化降解、产氢等领域具有潜在的应用价值.     

叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜制备及其光电性能研究

采用溶胶-凝胶法在不同基体表面制备了叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对复合薄膜表面形貌和晶体结构进行表征.采用紫外-可见吸收光谱法和电化学方法来研究复合薄膜光学与光电化学性能特征.结果表明,所制备的叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜表面连续、均匀、致密;XRD分析表明纳米TiO2为锐钛矿型结构,SnO2为金红石型结构;紫外-可见吸收光谱测试表明叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜较纯TiO2薄膜的吸收范围拓宽;稳定电位随时间变化曲线(OCP-t)结果表明,叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜光照下其光电化学性能高于纯TiO2薄膜;同时,光照后叠层式TiO2/SnO2复合纳米薄膜能有效储存TiO2先生电荷,延续对不锈钢基体的光生阴极保护性能.经比较,叠加3层SnO2的TiO2/3SnO2复合纳米薄膜改善光电性能最佳.     

黑枸杞与石墨烯纳米片在染料敏化太阳能电池中的应用

从高原黑枸杞中提取染料, 利用紫外-可见吸收光谱和循环伏安方法研究不同pH染料的光电化学性能, 确定染料最佳pH。以石墨烯为原料制备不同含量乙基纤维素(EC)的石墨烯纳米片(GNs)对电极, 用电化学阻抗、循环伏安、塔菲尔极化曲线研究不同EC含量对GNs对电极电催化性能的影响。以最佳pH染料为光敏剂, 不同含量EC的GNs为对电极组装染料敏化太阳能电池在模拟太阳光下测试光电转换效率。结果表明, EC含量为10wt%时, GNs对电极有良好的电催化性。光电测试EC含量为10wt%的GNs对电极光电转换效率为0.92%, 接近Pt对电极(0.99%)。     

TiCl4处理提高染料敏化太阳能电池光电转换性能的研究

采用TiCl4对染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池的光阳极基板和TiO2薄膜进行处理(以下简称为前处理和后处理),并将其组装成电池器件.主要研究了在70℃的条件下,TiCl4前处理和后处理对电池光电性能的影响.Ⅰ-Ⅴ曲线和扫描电镜结果显示,染料敏化纳米薄膜太阳电池基板经TiCl4处理后可以增大电池的开路电压;TiO2薄膜经过TiCl4处理后可以增大电池短路电流密度.经过前后处理的电池开路电压从670mV提高到703mV,短路电流密度从7.28mA/cm2提高到11.27mA/cm2,电池效率从3.71％提高到4.72％.     

NiCr_2O_4/TiO_2薄膜光阳极的制备及性能研究

采用柠檬酸法制备了尖晶石型NiCr2O4纳米晶,然后掺合到P25(degussa TiO2)中,制备成NiCr2O4/TiO2薄膜光阳极,并组装成染料敏化太阳电池(DSSC),对其光电性能进行表征。研究发现NiCr2O4/TiO2形成界面势,NiCr2O4的扩散形成电势分布,促使光生电子和空穴向相反方向迁移。当NiCr2O4含量为1%(质量分数)时,与纯TiO2薄膜光阳极相比,光电转化效率(η)提高了30.8%,电池单色光转化率(IPCE)提高了13%(500nm)。     

柔性BiOI@Bi_2S_3异质结薄膜的SILAR制备及性能研究

室温下,采用SILAR法在柔性ITO基底上合成BiOI纳米片阵列薄膜。为提高其光电化学性能,设计并制备了BiOI/Bi2S3、Bi2S3/BiOI杂化异质结薄膜。通过XRD、SEM及UV-VIS-NIR等对所得产物的形貌、晶体结构和光学性能进行研究。以纯BiOI,BiOI/Bi2S3和Bi2S3/BiOI作为工作电极,Pt/ITO/PET作为对电极,I-/I3-作为电解液,组装成柔性太阳能电池器件。通过太阳光模拟器测试其光电转化性能,得到性能较优的是Bi2S3/BiOI杂化薄膜所组装的柔性电池器件,其光电转化效率(η)为0.136%,短路电流(Isc)为0.597mA/cm2,开路电压(Voc)为0.376V,填充因子(FF)为0.293。     

纳米晶TiO_2工作电极厚度对染料敏化太阳能电池性能的影响

喷涂法是制备二氧化钛(TiO_2)薄膜的常用方法之一。通过控制喷涂时间制备不同厚度纳米晶TiO_2薄膜,将其作为染料敏化电池(DSSCs)光阳极进行电池组装。通过测定光电转化效率IPCE、I-V曲线等电池性能指标探究不同厚度纳米晶TiO_2薄膜对DSSCs性能影响,结果发现,纳米晶TiO_2薄膜厚度增加有利于提高DSSCs短路电流;DSSCs光电转换效率η呈现先增加后减少的趋势,当喷涂时间从2min增加到6min,由2.68%升高至4.48%,提高了66.76%;当喷涂时间由8min增加至12min,转换效率出现略微下降,上述工作的开展对于优化DSSCs的性能具有一定的现实意义。     

ZnO—TiO2染料敏化太阳能电池的制备和性能

采用低温水溶液法制备ZnO纳米花,将其与TiO2纳米颗粒以不同的质量比混合制备成复合浆料,采用刮涂法涂敷在掺氟的SnOz透明导电玻璃（FTO）上制备ZnO纳米花-TiO2纳米颗粒复合薄膜光阳极,与Pt对电极和电解质组装成染料敏化太阳能电池（DSSC）。通过光伏性能和电化学阻抗谱测试分析,研究ZnO纳米花与TiO2纳米颗...     

丝网印刷法制备染料敏化太阳能电池光电性能的研究

采用水热法制备TiO2纳米颗粒,将获得的TiO2纳米颗粒制备成胶体,采用丝网印刷法在FTO表面刷涂制备染料敏化太阳能电池（DSSC）光阳极,通过扫描电子显微镜对电极表征和电池光电性能测试,探讨印刷层数及入射光强对DSSC光电性能的影响,实验结果表明,将制备的光阳极组装成电池后具有较好的光电性能,当印刷层数为8层、光强为80W／m2时,电池取得最好的光电性能。     

Cu_2O敏化ZnO纳米棒的制备及其对光电性质的影响

以透明导电玻璃(FTO)为基底,采用电化学沉积法制备了Cu_2O敏化的ZnO纳米棒阵列复合薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨电镜(HRTEM)、电化学工作站研究了不同Cu_2O沉积时间对复合薄膜的晶体结构、形貌、光电性质的影响。结果表明,电化学沉积的Cu_2O纳米晶可以与ZnO纳米棒形成异质结,提高ZnO纳米薄膜的光电转换效率,当Cu_2O的沉积时间为5min时,Cu_2O敏化ZnO纳米棒薄膜的光电转换效率最高。     

基于ZnO纳米片多级结构的柔性染料敏化太阳能电池的制备

采用水热合成法制备基于钛箔的ZnO纳米片薄膜, 采用化学浴沉积法在ZnO纳米片薄膜表面原位沉积ZnO纳米粒和微球, 制备了ZnO纳米片/纳米粒/微球复合结构薄膜, 并将膜组装成柔性染料敏化太阳能电池。研究了钛箔预处理方式、化学浴沉积工艺对ZnO薄膜和电池性能的影响。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对钛箔和ZnO薄膜的物相组成和形貌进行表征, 采用太阳光模拟器和数字源表测试了电池的J-V光电性能曲线, 通过电化学阻抗谱分析了电池内部电子传输情况。研究结果表明: 当钛箔基底采用酸抛光处理, 将所得ZnO纳米片膜用已经预热24 h的0.15 mol/L二水乙酸锌甲醇溶液改性5 h, 所得电池光电性能最好, 其短路电流密度、开路电压、填充因子和光电转化率分别为11.26 mA/cm², 0.67 V, 0.60和4.51%。     

碳掺杂TiO2纳米管电极的简易制备及其光电化学性能

通过阳极氧化方法制备了TiO₂纳米管薄膜, 在NaHCO₃存在下对该薄膜进行热处理得到碳掺杂TiO₂(C-TiO₂)纳米管薄膜, 通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射光谱、电化学阻抗谱(EIS)和Mott-Schottky等方法对得到的薄膜进行表征。XRD结果表明C-TiO₂纳米管薄膜中的TiO₂主要为锐钛矿晶型; SEM结果显示薄膜存在纳米管结构; XPS分析表明C-TiO₂纳米管薄膜中的C以替代型掺杂形式进入到TiO₂晶格中; 光电化学性能测试显示, 相对于TiO₂纳米薄膜, C-TiO₂阻抗减小, 平带电位由-0.28 V负移至-0.38 V, 具有更好的紫外-可见光和可见光响应, 紫外-可见光下的光电流是未掺杂的1.7倍。利用阳极氧化的Ti丝作为光阳极和Pt丝作为对电极组装了染料敏化太阳能电池并进行了性能测试, 结果表明, 经过碳掺杂的Ti /TiO₂丝为光阳极电池的短路电流密度和电池效率分别达到0.17 mA/cm²和3.8%, 较未掺杂的Ti/TiO₂丝为光阳极的电池的短路电流密度和电池效率均增大, 表明适量的碳掺杂有利于提高电池效率。     

聚丙烯腈基中空碳纤维的制备及电化学性能研究

通过静电纺丝法制备含有添加剂多壁碳纳米管(MWCNTs)和氯化锌(ZnCl2)的有序排列聚丙烯腈(PAN)基中空微纳米纤维,经预氧化、碳化和酸化处理后得到多孔PAN基中空碳纤维。通过场发射扫描电子显微镜观察表明,MWCNTs增加了PAN基碳纤维的表面粗糙度,而ZnCl2增加了纤维表面的孔洞结构。由吸附仪测试碳纤维的比表面积发现,多孔PAN/MWCNTs/ZnCl2碳纤维(两中空)的比表面积达到356.8m2/g,是PAN碳纤维的3.7倍。由循环伏安曲线看出,多孔PAN/MWCNTs碳纤维(两中空)较PAN碳纤维具有更好的电容性能。     

基于Pechini溶胶–凝胶法的染料敏化太阳能电池的优化

采用Pechini溶胶–凝胶法一步反应工艺制备功能型的TiO_2薄膜,基于界面电荷复合效应探讨Pechini型TiO_2膜厚对电池光电性能的影响机制,并通过膜厚调控对电池性能进行优化。采用UV-Vis、电化学阻抗谱以及暗态I-V测试,系统研究了TiO_2膜厚对染料吸附量、界面电子复合过程以及电池光电性能的影响规律。结果表明,随着TiO_2膜厚增加,染料吸附量增加引起电池光捕获效率和光电流增加;同时,TiO_2膜中的电子寿命缩短,TiO_2/电解质界面的电子复合几率增大导致电池光电压下降。上述综合作用使得电池效率先增加后减小,并在膜厚为10.7μm时,光电转化效率达到最佳值7.75%(相同工艺条件下常规方法为6.56%)。     

V_2O_5-TiO_2离子存储电极薄膜的溶胶-凝胶法制备与性能研究

利用无机溶胶-凝胶技术制备了V2O5-(TiO2)x离子存储电极薄膜。采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、Raman光谱、循环伏安法(CV)和紫外-可见光透射光谱分别研究了复合薄膜的微观结构、化学计量、锂离子注入性能以及光学性能。结果表明复合薄膜具有V2O5的层状结构,其c轴方向的结构取向性有所降低;颗粒尺寸和表面粗糙度显著减小;同时TiO2的复合导致薄膜中V2O5的化学计量发生偏移,氧空位数量增多。当x=0.2时,薄膜具有相对较高的离子存储容量及循环稳定性,并且在离子注入/脱出状态均获得相当高的可见光透过性。     

PbSe纳米晶薄膜制备以及其光电特性研究

以Pb(Ac)₂、Na₂SeSO₃分别作为铅源和硒源, 采用化学浴法在玻璃衬底上沉积PbSe纳米晶薄膜. 采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),原子力显微镜（AFM）,透射光谱以及在光脉冲下的电流时间曲线(i-t)对纳米薄膜材料结构和性能进行了表征. 结果表明, 薄膜的结晶质量随络合剂浓度升高而提高, 薄膜的光学吸收边从体材料的5μm蓝移至1μm左右, 经过退火处理薄膜吸收边红移. 退火处理引起薄膜电阻显著降低, i-t测试曲线表明经过较低氧压退火处理的纳米晶薄膜具有较快的光电导性能, 而在空气气氛中退火的薄膜则出现慢光电导性能.