敏化剂修饰纳米晶TiO2多孔膜电极的光电化学行为

在TiO2纳米晶多孔膜电极上,修饰了合成的RuL2(SCN)2(L＝2,2′-bipyridine-4,4′-dicarboxylic acid)及聚苯胺,用光电化学方法研究了该纳米晶TiO2/敏化剂多孔膜电极的光电转换机理,并比较了两类敏化复合电极的光电转换效能.用染料或聚苯胺修饰纳米晶多孔膜电极后,可使该复合电极在可见光区吸收增加,光电流增强,且起始波长红移至＞600 nm,从而提高了宽禁带半导体电极的光电转换效率.     

大小颗粒混和的纳晶多孔TiO2薄膜电极的制备及其性能研究

把大小颗粒的纳晶TiO2进行混合,制备了纳晶多孔TiO2薄膜电极并应用于染料敏化太阳能电池中.研究表明,混合一定量的大颗粒纳晶,改善了纳晶多孔TiO2薄膜对染料的吸附量和薄膜电极对光的散射性能,提高了光电输出,在100mW/cm2光照条件下,染料敏化太阳能电池的光电转换效率达到5.66%.     

TiO2染料敏化薄膜的制备与结构表征

采用溶胶-凝胶法添加聚乙二醇表面活性剂制备了TiO2纳米粒子,采用滚压涂敷法在玻璃基底上制得TiO2纳米多孔薄膜,采用吸附法对多孔薄膜表面进行染料敏化处理.染料敏化处理前后,薄膜的微结构没有改变,但薄膜表面的成分发生了改变.对薄膜进行了XPS,AFM,SEM和XRD分析.结果表明,TiO2纳米晶薄膜中纳米粒子晶型为锐钛矿,薄膜具有网络多孔结构,TiO2粒子的粒径在20～30nm间,薄膜中空穴的孔径在50～150nm不等,未敏化处理的薄膜空隙中吸附了大量的氧,薄膜敏化处理后,表面的吸附氧被敏化剂分子中的氧取代,染料敏化剂分子通过化学吸附在薄膜表面.     

染料N719和Q-PbS复合敏化Zn_2TiO_4纳米晶薄膜电极的研究

为了有效的利用太阳能,提高纳米晶薄膜太阳能电池的效率,针对太阳的发射光谱和纳米薄膜的吸收光谱,设计出复合敏化的薄膜太阳能电池。采用溶胶-凝胶法在FTO玻璃上制备了Zn_2TiO_4纳米晶薄膜,用XRD和SEM分别对其物相及形貌进行了表征;以染料N719和Q-PbS为敏化剂,制备了多种Zn_2TiO_4纳米晶薄膜电极,分别测试了他们的UV-Vis吸收光谱;优选出敏化效果好的电极为光阳极组装了太阳能电池,并进行了光电性能测试。研究结果表明,纳米晶薄膜为尖晶石结构的Zn_2TiO_4,呈球形多孔,平均晶粒约80nm;染料N719和Q-PbS敏化的电极,光响应范围均扩展到可见光区,出现了明显的红移,而且复合敏化的电极在可见光区具有较强的吸收;制备了多种染料敏化太阳能电池(DSSC),在模拟太阳光下,Zn_2TiO_4+Q-PbS(2min)+N719薄膜电极组成的DSSC的性能最优,其开路电压0.65V,电流密度3.3mA/cm~2,填充因子77%和转化效率达1.61%。     

多次水热法制备纳米TiO_2胶体在染料敏化太阳能电池中的应用

采用多次水热法制备颗粒大小不同的纳米TiO2胶体,应用于染料敏化太阳能电池,研究了不同水热次数得到的胶体对DSSC光电转化效率的影响。利用XRD、TEM和SEM对TiO2形貌进行表征,用UV-Vis测试TiO2膜对染料的吸附。结果表明,4次水热法制备的TiO2胶体的颗粒大小分布均匀,提高了电子在膜中的传输速率和TiO2薄膜对敏化染料的吸附量,进而提高了DSSC的光电转化效率。4次水热的光电转化效率最高,达到7.39%。     

聚苯乙烯和聚乙二醇对TiO2薄膜微观结构及DSSC性能的影响

用水热法制备了多孔TiO2光电薄膜;分析了聚苯乙烯和聚乙二醇对纳米TiO2晶体薄膜微观结构的影响;用紫外-可见-近红外分光光度计和场发射扫描电镜对纳米TiO2薄膜进行了表征;并对组装的染料敏化太阳能电池进行了光电性能测试,发现用聚苯乙烯处理后的TiO2薄膜提高了染料敏化太阳能电池(DSSC)的开路电压、短路电流密度、填充因子和光电转换效率.     

金红石型TiO2纳米棒的制备及其在染料敏化太阳电池中的应用

采用十二烷基苯磺酸钠表面活性剂(DBS)辅助水热法合成TiO2纳米材料,XRD和TEM测试表明,不含DBS的TiO2溶胶水热处理后得到10~20nm锐钛矿型TiO2纳米颗粒;添加DBS后,生成了金红石型TiO2纳米棒.虽然金红石型TiO2纳米棒光电极的染料吸附性能和光电性能均不如锐钛矿型TiO2纳米颗粒光电极,但金红石型TiO2纳米棒漫反射性能较高.可用其制备具有光电转换性能的反射层,这种新型反射层使染料敏化太阳能电池光电转换效率提高了26.14%,而含Ti-nanoxide 300大颗粒TiO2构成的反射层仅能使电池光电转换效率提高11.04%.这种差异的根源在于金红石型TiO2纳米棒不仅具有散射光能力,其本身还可吸附染料进行光电转换.随着反射层厚度的增加,电池短路电流逐步提高.而不吸附染料且无光电转换能力的Ti-nanoxide 300传统反射层则没有这种功能.     

利用有机介质丝网印刷技术制备TiO2纳晶电极

在水热法制备TiO2胶体的基础上,加入松油醇、聚丙烯酸酯、Tx-100、乙基纤维素组成浆液,利用丝网印刷技术制备了染料敏化纳晶多孔TiO2薄膜电极.在光强为100mW/cm2的条件下,TiO2电极显示了良好的光电化学性能,由介孔TiO2电极组装的染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达6.9%.     

染料敏化TiO2纳米晶多孔膜太阳能电池

对染料敏化TiO2纳米晶多孔膜太阳能电池的结构、原理进行了介绍,对电池中电荷分离、复合的机制和原因进行了说明。分析了TiO2薄膜、染料敏化和支持电解质对电池性能的影响。提出了提高电池效率的主要途径。     

THF改性反胶团微乳液法制备纳米TiO2多孔薄膜的性能

四氢呋喃(THF)改性反胶团微乳液法可制备出粒径小而均匀并呈球形的纳米非晶态TiO2多孔薄膜.将所制备的非晶态TiO2薄膜应用于染料敏化太阳能(DSC)电池,并与P25纳米晶粉体制备的晶态TiO2薄膜及其DSC性能进行对比.结果显示,虽然非晶态TiO2多孔薄膜的染料吸附量明显低于P25纳米晶薄膜,但由于微观结构和制备方法的不同,所组装的DSC光电转换效率达到4.68%,与P25纳米晶薄膜的光电转换效率相当.研究结果表明,由于相比P25纳米晶TiO2薄膜,非晶态TiO2多孔薄膜制备工艺简单,用于DSC具有明显优势.