染料敏化太阳能电池光阳极制备及其应用

本文采用二氧化钛(P25),粘结剂及溶剂,研磨数小时得到均匀分散的纳米二氧化钛浆料,通过涂布法在FTO导电玻璃衬底上制备了光阳极,并用其组装成染料敏化太阳能电池。经过优化二氧化钛和粘结剂的比例,得到平整、致密、均匀的二氧化钛薄膜。对二氧化钛薄膜进行FTIR、SEM和光学显微镜表征,并对组装电池进行光电性能测试,研究了二氧化钛浆料不同制备条件对太阳能电池性能的影响。结果表明,二氧化钛粉末和粘结剂质量比为4∶3时,制备的二氧化钛浆料稳定性高;涂布厚度为20μm时,电池性能较好。组装的染料敏化太阳能电池在100mW/cm2模拟太阳光照下,光电转换效率达到2.51%。     

掺P25水热法制备纳晶多孔TiO_2薄膜电极

以水热法为基础,向其溶胶中掺入适量的P25(二氧化钛粉体),来制备纳晶TiO_2胶体,以纳晶TiO_2为电子传输体组装染料敏化太阳能电池.通过XRD、SEM、UV-vis和电池的光电性能测试,来分析掺入P25对染料敏化太阳能电池性能的影响.结果表明,加入适量P25([P25]/[Ti]=0.2)后,染料敏化太阳能电池性能达到最佳值,在100 mW/cm~2光照条件下,光电转换效率达到5.4%.     

方酸染料在染料敏化太阳能电池及氰离子检测中的应用研究

染料敏化纳米晶二氧化钛太阳能电池制备简单、成本低、光电转换效率高，已成为当前光电转换器件研究的热点之一．但目前还有许多制约染料敏化太阳能电池光电转换效率的问题有待解决．基于目前染料敏化太阳能电池在长波区采光不足的问题，本论文深入研究了在红光区域具有强吸光能力的方酸类染料在染料敏化太阳能电池中的应用，重点考察了方酸染料的结构对其光电转换性质的影响，并开辟了一种协同敏化新技术，还利用方酸染料的β-环糊精包合物实现了水溶液中氰根离子的高选择性检测．具体研究结果如下：     

影响染料敏化二氧化钛纳米晶太阳能电池的因素

介绍了染料敏化二氧化钛纳米晶太阳能电池的结构及工作原理,对影响染料敏化太阳能电池性能的因素,如纳米二氧化钛膜的制备、表面修饰、耦合及掺杂或复合,敏化染料与电极表面的吸附、吸收光谱与太阳光谱的匹配、染料的设计合成,以及电解质的研究进展进行了综述。指出染料和电解质的性能是今后发展中的主要制约因素,纳米多孔膜的制备、染料的光电化学反应机理和染料的设计合成、双敏化、固态空穴传输材料替代液体电解质以及纳晶多孔电极与染料间能量传递及电子转移的微观本质等领域是今后的主要研究方向。     

纳米线/模板共构染料敏化二氧化钛太阳电池的制备

以清洁、制备过程简单、成本低廉的阴极电弧离子镀在低温成长染料敏化二氧化钛太阳能电池的二氧化钛模板,从模板上利用水热法生长出二氧化钛纳米线,形成理想的染料敏化太阳电池异质接面,具有高比表面积并利于染料的吸收,从而提升电池效率.最后加以封装成ITO glass/AIP-TiO2/[TiO2-nanowire(N3 dye)]/I2 LiI electrolyte/Pt/ITO glass太阳能电池组件,探讨了其微观结构对染料敏化二氧化钛太阳能电池光电转换效率的影响.     

氧化钛纳米棒/纳米颗粒复合晶膜电极的制备与应用

用水热法制备的Ti02纳米棒与纳米颗粒P25混合制备复合晶膜电极,通过扫描电镜、透射电镜、紫外-可见吸收光谱和电池的光电性能测试,分析掺入纳米棒对染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSC)性能的影响.结果表明:加入一定量的TiO2纳米棒可以改善复合薄膜对染料的吸附量和薄膜电极对...     

TiO2薄膜的制备方法及其对染料敏化太阳电池性能的影响

采用溶胶-凝胶、浆体涂敷、磁控溅射等方法制备了二氧化钛单层以及多层膜．通过透射电镜、扫描电镜以及X射线衍射实验分析了不同薄膜的结构．通过比较不同薄膜制作的染料敏化太阳电池性能探讨了薄膜结构的影响．实验所获得的电池开路电压可达708mV，短路电流可达13．26mA(电池面积为1．8cm^2)．     

染料敏化太阳能电池染料敏化剂的研究进展

染料敏化太阳能电池(DSSC)具有原材料丰富、制备成本低廉、工艺简单,在工业化生产中具有较大的竞争优势.在染料敏化太阳能电池中,敏化剂的分子结构及其在二氧化钛表面的聚集体形态对电池的性能都有很大的影响.本文详细介绍了不同染料敏化剂对于染料敏化太阳电池性能的直接影响,以及对其未来发展前景的分析和展望.     

花青素染料敏化太阳能电池的制备与性能

采用两种晶相TiO₂光阳极、蓝莓花青素染料、I-/I3-电解质溶液、复合碳层对电极制备了染料敏化太阳能电池。通过XRD、SEM分析了TiO₂纳米颗粒的微结构与形貌，以模拟太阳光和电化学工作站检测了电池的光电性能，结果发现，太阳能电池性能差异较大，金红石相光阳极电池的光电转换率为锐钛矿相光阳极电池的三倍多，结合TiO₂纳米颗粒形貌及电池的EIS分析了原因。     

纳米氧化物太阳能电池研究进展

介绍了新型低成本纳米氧化物染料敏化太阳能电池的优势特点及基本原理.纳米氧化物材料在染料敏化太阳能电池的光阳极和电解质中有着特殊的应用,在电池中起到了非常关键的作用.围绕电池中光阳极和电解质所用的纳米氧化物材料,结合清华大学科研实例,综述了光阳极用纳米氧化物的制备方法及性能,分析了电子传递和复合对电池性能的影响,以及纳米...     

溶胶凝胶水热法制备TiO2及其光催化性能

以8 mL钛酸四丁酯为前驱体,十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,采用溶胶-凝胶水热法制备二氧化钛,亚甲基蓝溶液为降解对象进行光催化研究,考察了水量、乙醇量、冰醋酸量、凝胶温度和pH值对光催化性能的影响。结果表明,水2.5 mL、乙醇28 mL、冰醋酸2 mL、凝胶温度40℃、pH值为2条件下制得的0.5 g二氧化钛对100 mL10 mg/L亚甲基蓝溶液降解率可以达到98.7%。     

纳米TiO_2-Pt修饰电极上甲醇的电催化氧化研究

用电化学法合成前驱体Ti(OEt)4,经直接水解法制备纳米TiO2膜,通过直接在纳米TiO2膜上电沉积Pt微粒得到纳米TiO2 Pt复合催化电极。扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析结果表明,纳米TiO2的晶形为锐钛矿型,粒径约30nm,电沉积纳米Pt粒子(平均粒径约60nm)均匀地分散在纳米TiO2膜表面。循环伏安和计时电位测试表明,纳米TiO2 Pt修饰电极对甲醇的电氧化具有高催化活性和稳定性,Pt载量为0 68mg/cm2时,室温下甲醇氧化电流达到190mA/cm2,是纯Pt电极上的7 6倍。     

锐钛型纳米TiO2表面疏水化改性研究

采用硅烷偶联剂对锐钛型纳米TiO_2进行表面疏水化改性研究,探讨了硅烷偶联剂的种类和用量、水和乙酸的用量、反应时间和反应温度等因素对纳米TiO_2表面疏水化程度的影响,确定了较佳疏水化改性工艺。实验结果表明,最佳修饰剂为KH570;修饰后的纳米TiO_2表面上存在KH570,而且KH570与TiO_2的表面羟基发生了反应;经过表面修饰,纳米TiO_2的晶型结构未发生改变仍为锐钛型。本文在表面修饰基础上,用对苯乙烯磺酸钠对纳米TiO_2进行包覆改性,实验结果表明,经过包覆改性后的纳米TiO_2在水体系中的分散稳定性得到较大程度的提高。     

纳米/微米复合二氧化钛改性聚氨酯涂层的耐腐蚀性能研究

以微米/纳米二氧化钛(TiO2)为复合填料制备了聚氨酯防腐涂层,采用电化学阻抗谱(EIS)评估含不同用量纳米TiO2涂层在0.5mol/L氯化钠溶液中的耐腐蚀性,结果表明,纳米二氧化钛能有效提高涂层的抗腐蚀能力,其适宜用量为1.0%～1.5%。热分析(包括DSC和TG)结果表明,在有大尺度填料存在的条件下,添加纳米二氧化钛对涂层的热稳定性影响不大。     

过氧化钛配合物(PTC)体系在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

本文利用水性过氧化钛配合物(peoxotitanium complex:PTC)前驱体可低温合成锐钛矿TiO2溶胶的特性,将其用作柔性染料敏化太阳能电池(DSSC)中的光阳极材料的成膜助剂.研究发现:加入基于PTC制得的TiO2溶胶可以明显提高DSSC的光电转换性能,在制备DSSC的浆料中加入10%(体积分数)的基于PTC制得的TiO2溶胶后,电池的光电效率可以提升50%.我们进一步研究了光电转换效率的影响因素,结果表明,溶胶的加入量和反应时间均有一最佳值,当基于PTC的TiO2溶胶添加量为10%,反应时间为9h,所得到电池的光电性能最好.     

柔性染料敏化太阳能电池材料制备工艺参数的优化

采用水热法制备TiO2纳米浆,与P25粒子和TiO2散射大粒子混合制成级配浆料。将所得的浆料涂敷在铟掺杂氧化锡-聚苯二甲酸乙二醇酯导电聚合物基板上,并在120～150℃进行热处理制成光阳极薄膜。利用溅射法制备Pt对电极,将其组装成柔性的染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,DSC)。研究了对电极溅射时间、TiO2薄膜热处理温度、膜厚以及级配浆料中的酸添加量对电池光电性能的影响。结果表明:当对电极Pt溅射时间为30s,TiO2薄膜热处理温度为150℃,膜厚为10.5μm,浆料添加0.05mol/LHNO3时,柔性DSC的光电性能最好,光电转换效率可达4.05%。     

废聚氨酯的溶解和综合利用

研究了废聚氨酯（PU）的溶解特性，以及用其制造的粘合剂和防水透气薄膜的性能。探讨了室温下溶解废Pu的方法，比较了废PU粘合剂和商品粘舍刺的粘接性能，用原子力显微镜考察了热塑性聚氨酯（TPU）、废PU改性TPU和纳米二氧化钛／废PU／TPU制备的薄膜的成孔性能。结果表明。将废PU塑炼以后，用乙酸乙酯和丙酮混合溶剂，可以制得效果较好的溶液；废PU粘合剂的粘接性能与商品粘合剂相当；废PU改性TPU混合溶液制得的防水透气膜，孔径为1μm左右，且分布均匀，添加纳米二氧化钛可以获得强度高、孔径分布均匀、杀菌和防水透气效果优良的薄膜。     

Synthesis and characterization of mesoporous TiO2 nanostructured films prepared by a modified sol-gel method for application in dye solar cells

Anatase TiO₂ colloidal dispersions were obtained by hydrothermal synthesis at 200 °C from titanium isopropoxide gels modified with acetic acid in the presence of a non-ionic surfactant. Absolute ethanol, anhydrous terpineol and ethyl cellulose were added to this anatase dispersion resulting in a 23 wt% TiO₂ paste. Mesoporous films for application as working electrodes in dye-sensitized solar cells were prepared by the screen-printing method, yielding reproducible films with thicknesses about 10 μm and desired porosity levels in a single printing operation. An average energy conversion efficiency of 5.2%, and a fill factor of 0.66 were achieved with anatase particle sizes ranging between 15 and 20 nm. The reproducibility of the results was confirmed by electrochemical impedance spectroscopy analysis.     

新型纳米SO42-/TiO2催化剂制备及催化合成醋酸丁酯

采用高压水热法合成纳米锐钛矿相TiO₂前驱体,通过H₂SO₄溶液浸渍制备系列新型SO₄^2-/TiO₂催化剂,采用XRD、TG-DTG和TEM对其结构和形貌进行表征,并用于催化醋酸与正丁醇的酯化反应,考察H₂SO₄溶液浓度、浸渍时间和反应时间对酯化率的影响。结果表明,在H₂SO₄浓度1 mol·L^-1、浸渍时间12 h和反应时间180 min条件下,酯化率高达99.2%,催化剂具有优异的催化性能和较佳的重复使用性。