半导体耦合法改性纳米TiO2薄膜在DSSC中的应用

染料敏化纳米晶TiO2薄膜太阳能电池具有成本低廉、制作简单和环保等优点，吸引了国内外研究者的广泛关注。综述了半导体复合TiO2薄膜在DSSC中应用的研究进展，重点阐述了半导体复合TiO2薄膜的机理，总结了半导体复合TiO2薄膜的种类及制备方法，并分析了其对太阳能电池光电性能的影响。     

ZnO/TiO2复合材料在染敏太阳能电池中的应用研究进展

ZnO/TiO2复合材料综合了TiO2光电转换效率较高和ZnO易于空间定向生长、形貌丰富、能量损耗较少等优点,可有效减少由于电子复合而产生的能量损耗,拓宽光吸收波长,增加光电子的利用率,并进一步提高染料敏化太阳能电池的光伏特性。系统介绍了ZnO/TiO2复合材料的导电原理,综述了近年来国内外关于ZnO/TiO2复合材料应用于染料敏化太阳能电池光阳极的研究进展,并分析了该材料研究的发展方向。     

染料敏化太阳能电池中CuO/TiO2薄膜制备及应用

采用普通直流电沉积和超声直流电沉积制备Cu∕TiO2纳米管阵列∕Ti基复合薄膜,而后在NaOH溶液中用电氧化的方法将Cu单质氧化成CuO,制备了CuO∕TiO2纳米管阵列∕Ti基复合薄膜。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对两种复合薄膜电极的形貌和结构进行了表征,详细考察了电镀工艺参数(电流密度)和超声波对复合薄膜形貌的影响。同时通过稳态光电响应技术对复合薄膜电极组成的染料敏华太阳能电池(DSSC)的光电性能进行了研究,结果表明:通过普通直流电沉积在工艺参数(3mA/cm2、5min)处制备的复合薄膜组装的DSSC具有该体系下的最佳光电性能(Jsc=9.00mA/cm2、Voc=0.664V、FF=0.512、η=3.06%);在同等条件下通过超声辅助直流电沉积制备的复合薄膜组装的DSSC的最佳光电性能(Jsc=15.50mA/cm2、Voc=0.688V、FF=0.505、η=5.39%)出现在工艺参数为(6mA/cm2、5min)处。对比可知超声条件下的光电性能较好,且最佳光电性能工艺参数发生了后移。     

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.     

染料敏化太阳能电池光阳极TiO2薄膜的研究进展

在概述染料敏化太阳能电池工作原理基础上,着重分析电池光阳极TiO2薄膜的特性,并指出该薄膜在电池中所起的作用:负载染料、收集光生电子、分离电荷和传输光生电子;继而从表面修饰、离子掺杂、量子点敏化、制备复合薄膜、设计微观有序空间结构、设计核壳结构以及多手段共改性等方面对TiO2薄膜改性手段进行综述,并详细分析改性手段优化染料敏化太阳能电池性能的原因;最后,提出应把优化光阳极TiO2薄膜制备工艺及探讨薄膜接触面工作机理等作为今后的研究重点。     

TiO2/SnO2纳米晶膜的制备及其电学性能研究

采用丝网印刷的方式制备了TiO2纳米晶薄膜,然后在其上采用浸泡的方式制备了SnO2纳米晶薄膜,形成TiO2/SnO2膜结构的光阳极并应用于染料敏化太阳能电池。用SEM对样品进行了结构形貌分析,用电化学工作站研究表征了SnO2的浸泡溶液浓度和浸泡时间对光阳极的调制改性作用。SEM分析表明在TiO2纳米晶薄膜表面生长的SnO2纳米晶薄膜晶粒比TiO2更加细小,电学性能研究表明TiO2薄膜经过0.4 mol/L SnO2溶液浸泡处理50 min能对TiO2薄膜的结构及性能起到很好的改善作用,电池的光电转化效率提高了约7%。     

碳球模板剂对TiO2光阳极微结构及其光电性能影响研究

以葡萄糖为原料水热合成碳球作为模板剂,将其与TiO2纳米晶共混制备纳米多孔TiO2光阳极。采用场发射电子扫描电镜(SEM)、台阶仪、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等对TiO2薄膜的表面形貌、厚度和散射能力进行表征。研究发现,随着碳球含量的增加,光阳极单位体积内的表面积先增加后减小;薄膜对光的散射能力也呈现同样趋势。采用所制备的光阳极组装染料敏化太阳能电池,性能测试结果表明,随着碳球含量的增加,电池短路电流密度先增加,后减小。当碳球加入量为TiO2纳米晶质量的3%时,电池光电转换效率达到最佳为5.15%。     

ZnO调制改性染料敏化太阳能电池TiO2光阳极研究

采用丝网印刷的方式制备了染料敏化太阳能电池的TiO2薄膜光阳极、TiO2-ZnO复合薄膜光阳极以及TiO2/ZnO双层薄膜光阳极,研究了ZnO对TiO2薄膜光阳极的调制改性作用。研究结果表明分别以醋酸锌和ZnO直接掺杂制备的TiO2-ZnO复合薄膜光阳极同未掺杂的TiO2薄膜光阳极相比,以醋酸锌为原料制备的复合薄膜光阳极使电池转换效率提高了1倍,而由于微米量级的ZnO的粒径大,用其作原料制得的复合薄膜光阳极反而使电池的转换效率有所降低。以醋酸锌为原料制备的TiO2/ZnO双层薄膜光阳极同TiO2薄膜光阳极相比,电池转换效率提高了13倍,通过性能优化后电池的转换效率达到4.7%。     

石墨烯/TiO2复合光阳极的制备及对染料敏化太阳能电池的影响

采用手术刀刮涂方式制备了不同质量比的片状石墨烯/TiO_2复合电极,研究了石墨烯的加入对染料敏化太阳能电池性能的影响。结果表明,石墨烯复合电极能有效抑制电子与氧化态染料分子及电解质中氧化还原点对的复合,降低电池的暗电流,提高电子的传输与收集效率,进而提高电池的性能。当石墨烯与纳米TiO_2颗粒的质量比为0.6%时电池性能达到最佳,较之单一TiO_2电极,短路电流密度为9.19mA·cm-2,提高了47.28%,光电转化效率为4.79%,提高了52.20%。     

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.     

TiO2/PEN表面改性对柔性DSSC性能的影响

对于柔性DSSC的透明光阳极而言,在低温下制备出结晶性高、颗粒间结合性能良好的TiO₂薄膜是其获得优异光电性能的关键。本文通过对比三种不同浆料添加剂(盐酸、乙二醇乙醚、小颗粒凝胶)对DSSC光电性能的影响,发现小颗粒凝胶的加入可以显著提高器件的光电性能。在此基础上,优化了小颗粒凝胶添加量及退火工艺,得出了最佳制备工艺条件,最终获得短路电流密度为8.14 mA/cm²、填充因子为67.9%、光电转化效率为4.1%的DSSC。进一步研究表明,小颗粒凝胶的加入一方面可以增强TiO₂颗粒之间的连接,从而提高TiO₂的成膜质量;另一方面可以增加TiO₂薄膜对光的散射,从而提高电池的吸光率。     

染料敏化太阳能电池TiO2薄膜的制备方法

阐述了对应用在染料敏化太阳能电池中作为电极的TiO2薄膜的要求,对如何能制备出具有较好电池性能的TiO2薄膜电极的方法进行了综述,分析了各种方法的优劣,对未来染料敏化太阳能电池中TiO2薄膜的制备方法提出了建议。     

Behaviors of different dispersers on morphologies of porous TiO2 films

TiO₂ films with nanoparticles dispersed by using three different additives such as acetylacetone, Emulsifier OP-10, and polyethylene glycol, respectively. It is found that for the TiO₂ films produced with appropriate amount of Emulsifier OP-10, there are no reaggregation of TiO₂ nanoparticles with pores of about 5–20 nm. By adding polyethylene glycol, the pore size of the TiO₂ films could be in the range from about 50 to 200 nm. However, by using acetylacetone, aggregations of TiO₂ nanoparticles always exist in the TiO₂ films. The related mechanism on the aggregation of nanoparticles in the TiO₂ slurries is discussed.     

CdS/TiO2纳米棒阵列复合材料的制备及其光电化学特性

以水热法在氟掺杂的氧化锡透明导电玻璃(FTO)上制备的TiO₂纳米棒阵列为衬底, 通过连续化学水浴沉积(S-CBD)法将CdS量子点 (QDs)沉积在TiO₂纳米棒上, 形成CdS/TiO₂阵列复合材料。分别利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、 场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 X射线衍射(XRD)和紫外可见光谱(UV-vis)等对样品的形貌、 晶型以及光吸收性能进行了表征。结果表明, TiO₂纳米棒阵列长度约为2.9 μm, CdS QDs的尺寸大约在5~9 nm。随着沉积层数的增加, CdS QDs的厚度增加, 同时伴随着光吸收边的红移。通过电流-电压特性曲线对其光电流-电压特性进行了分析, 发现光电流和光电转换效率均呈现出先增大后减小的规律。100 mW/cm²的光照下, 在S-CBD为7层时, 光电流和开路电压最大值分别达到2.49 mA·cm^-2和1.10 V, 而电池的效率达到最大值1.91%。     

有序多孔结构二氧化钛薄膜的制备和应用

本文探讨了一种制备二氧化钛高度有序多孔结构的方法及其在染料敏化太阳电池中的应用。采用聚苯乙烯悬浮液,采取垂直沉积法得到了聚苯乙烯胶体晶体;以该模板制备了高度有序的纳米二氧化钛反蛋白石多孔薄膜。对胶体晶体模板和二氧化钛反蛋白石有序膜的微观结构进行表征和讨论。用所制得的二氧化钛反蛋白石有序膜组装成染料敏化太阳电池。通过电流...     

纳米TiO_2-WO_3复合涂层及纳米TiO_2/WO_3叠层涂层的制备及性能

为了解决电子池材料改性TiO2涂层暗态下无阴极保护作用的问题,用溶胶-凝胶法及浸渍提拉技术在304不锈钢表面制备了纳米TiO2-WO3复合涂层与纳米TiO2/WO3叠层涂层,用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)研究了2种涂层的表面形貌、成分,并用电化学方法研究了2种涂层的光阴极保护特性及耐腐蚀性能。结果表明:2种涂层表面均连续均匀,由Ti,W,O,C组成;紫外光照1 h时2种涂层均对304不锈钢有一定的光阴极保护作用,闭光后纳米TiO2/WO3叠层涂层的延时阴极保护作用远好于纳米TiO2-WO3复合涂层;2种涂层均对304不锈钢有防腐蚀作用,紫外光照射时纳米TiO2-WO3复合涂层的防腐蚀性比纳米TiO2/WO3叠层涂层的好。     

WO3/TiO2复合薄膜的制备及其电致变色性能

使用水热法在掺氟SnO₂涂覆的导电玻璃（FTO）基板上生长TiO₂纳米线,随后在TiO₂纳米线上采用水热法生长WO₃纳米线,制备出WO₃/TiO₂复合薄膜。通过循环伏安法（CV）、计时电流法（CA）、计时电量法（CC）等电化学测试技术研究了WO₃/TiO₂复合薄膜的电致变色性能;采用紫外分光光度计对薄膜的着色﹑漂白状态的响应时间进行测试。通过以上测试,计算得到了薄膜的循环稳定性﹑光调制﹑着色效率和切换时间（Y和X）等参数。结果显示WO₃/TiO₂复合薄膜的电致变色性明显提高,其中WO₃/TiO₂复合薄膜可逆性增加了6%,着色效率提高了40.96 cm2/C。      

铁基纳米晶带材表面TiO2薄膜制备及其磁性能研究

介绍了一种通过溶胶-凝胶法在铁基纳米晶带材表面制备TiO2薄膜的方法,并研究了涂层后对带材的磁性能影响.结果表明,通过溶胶-凝胶法可在带材表面形成一层TiO2薄膜;带材表面变得光滑、平整;涂层后带材的有效磁导率下降,品质因数增加,软磁性能下降;提拉2次得到的薄膜对带材磁性能影响最小.     

CeO2修饰的透明TiO2纳米管电极的电致变色器件

采用电化学沉积法在阳极氧化制备的TiO2纳米管阵列管壁上沉积一层CeO2纳米颗粒,再将CeO2修饰的透明TiO2纳米管阵列薄膜对电极与聚三甲基噻吩变色电极组装成透过型电致变色器件.实验结果表明:CeO2修饰的TiO2纳米管阵列薄膜仍保持良好的光透过性,其电荷存储能力比纯TiO2纳米管电极提高了30%.经CeO2修饰的TiO2纳米管改善了器件的性能,与对电极为单一TiO2纳米管阵列的器件相比,其对比度仍保持在38%左右,其褪色时间由1.3 s缩短为0.8 s.电致变色器件快速响应得益于纳米管与纳米颗粒组成的复合结构的高比表面积和快速的电荷传输过程.     

纳米晶体钛基掺钽TiO2薄膜的摩擦磨损性能

采用室温直流反应磁控溅射技术在纳米晶体钛表面制备掺钽TiO2薄膜,研究了掺Ta量对纳米晶体钛基TiO2薄膜摩擦磨损性能的影响。结果表明：在室温模拟人体体液条件下,掺钽TiO2薄膜与不锈钢淬火钢球（Φ4mm）对摩的磨损率为10^-6-10^-5mm^3·m^-1 N^-1级;随着Ta含量的增加,薄膜的摩擦系数和磨损率呈先...