高分散度Pt/C电催化剂的制备

Cabot公司Vulcan XC-72型炭黑，经过H2O2氧化处理后作为Pt的载体，H2PtCl6作为金属前驱体制备了高度分散的Pt/C催化剂。讨论了不同条件下H2PtCl6在炭黑上的吸附性能。载体经过H2O2氧化处理24h,H2PtCl6在pH=9下吸收48h，H2 350℃还原2h，可以制备出铂晶粒平均大小为1.8nm的Pt/C电催化剂。     

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%。     

双面吸光透明碳对电极染料敏化电池的光电性能

以聚乙二醇800(PEG800)为碳源,采用原位形成技术在导电基底上原位形成一体式透明碳催化层,着重考察了配液时碳源的溶剂类型以及旋涂速率对碳对电极透光率、形貌、催化活性及其组装的染料敏化太阳电池(DSCs)双面光电性能的影响。结果表明,不同工艺下获得的碳对电极均具有较优异的透光性,在可见光范围内(400~700nm)的透光率基本达到了70%以上。在考察的2种溶剂中,乙酰丙酮和异丙醇混合液比乙酰丙酮和丙酮混合液更适合作为PEG800的溶剂,相同旋涂速率下能获得透光率更高、催化活性更佳的碳对电极,相应的器件具有更佳的正面转换效率和反面转换效率。旋涂速率和碳对电极的催化活性以及相应器件的正反面转换效率之间均呈反比关系。表面粗糙度不同是引起碳对电极性能各异的主要原因。此外,碳对电极DSCs的反面转换效率/正面转换效率的比值高于80%,大于Pt对电极器件的44%。     

染料敏化太阳能电池介孔石墨相C3N4对电极的制备及电催化性能研究

以氰胺为原料,通过硬模板法制备了介孔石墨相C_3N_4(mg-C_3N_4)。用mg-C_3N_4代替Pt制备染料敏化太阳能电池对电极,并对其电催化性能进行了研究。N2吸附数据表明所制备的mg-C_3N_4具有较高的比表面积(87.4m2/g)和较大孔体积(0.45cm3/g)。电化学阻抗谱分析表明所制备的mg-C_3N_4电极的电荷跃迁电阻为42.5Ω·cm2,证明mg-C_3N_4电极对I3-还原反应具有较高的电催化活性。以mg-C_3N_4电极作为对电极组装染料敏化太阳能电池,在100mW/cm2光照下(AM 1.5),电池的光电转换效率达到3.72%,比无孔石墨相C_3N_4对电极所组装染料敏化太阳能电池的光电转换效率提高了103%。     

用于染料敏化太阳能电池的多壁碳纳米管基对电极的制备与表征(英文)

经酸化处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)与纳米石墨复合后沉积在FTO导电玻璃基底上制备出染料敏华太阳能电池薄膜对电极。利用SEM、TEM、EDS与IR光谱对其进行表征。以Mg O掺杂的Ti O2薄膜为光阳极对电池通过循环伏安法(CV曲线)、电化学阻抗谱(EIS)和伏安特性曲线(J-V)进行光电性能分析。结果表明:酸化处理的MWCNTs与纳米石墨复合对电极展现出优异的光催化性能,有利于电池光电性能的提高。电池开路电压及短路电流密度分别可达0.53 V、4.67 m A/cm2,其光电转换效率达到4.10%,与铂对电极的性能相当。     

染料敏化太阳能电池用CuO-NRs/GNs复合对电极的研究

采用均匀沉淀法制得的氧化铜纳米棒(CuO-NRs)与石墨烯(GNs)浆料复合,利用电流体动力学技术(EHD技术)在FTO导电玻璃基片上制备CuO-NRs/GNs复合对电极。通过XRD物相分析,和SEM、TEM结构表征,表明CuO-NRs/GNs复合薄膜具有多孔的网络结构,通过一系列电化学性能测试,证明CuO-NRs/GNs复合对电极具有较高的电催化活性,和较快的电子传输速率,由CuO-NRs/GNs复合对电极组装的DSSC光电转换效率(2.57%)达到了与Pt对电极(3.46%)相当的水平。     

合成介质对PEDOT催化染料敏化太阳电池光阴极性能的影响

采用聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)/FTO为对电极,研究了合成介质对循环伏安法电聚合制备的PEDOT/FTO对电极性能的影响。通过SEM、CV、EIS、Tafel曲线,并首次采用SECM方法对所制备的对电极的电催化性能进行了表征。结果表明:在LiClO4水溶液和1-丁基-3-甲基四氟硼酸盐离子液体(IL)中制备的光阴极具有良好的电催化性能。J-V测试曲线表明,在LiClO4水溶液和IL中制备的光阴极所组装的DSSC器件的光电转化效率分别达6.4%和6.6%,接近于同等条件下以Pt对电极构建的DSSC器件的光电转化效率。     

透明Pt对电极的制备及其在DSSC中的应用

采用简单的电化学沉积法在FTO导电玻璃表面制备了透明的Pt电极,用紫外可见分光光度计和电化学循环伏安法分析了透明Pt对电极的透光性及电催化活性,结果表明,此种方法制备的透明Pt对电极的透光率达到了80%,且具有良好的电催化性能,组装DSSC的效率达到了3.54%。     

染料敏化太阳电池中铂金对电极的制备及性能之比较

分别采用了3种不同的方法制备了用于染料敏化TiO2太阳电池的铂金对电极，并分别以此3种铂金对电极组装染料敏化太阳电池，对比、分析和探讨了它们对光电转化性能的影响。结果表明：采用纳米粒子电沉积法与电化学电镀法制备的铂金对电极，具有较高的催化活性，以这两种方法制备的铂金对电极组装的DSSCs获得较好的光电转化性能，电池的光电转化效率分别为6．40％和6．63％，且采用纳米粒子电沉积法制备的铂金对电极铂金含量较低；而采用热分解法制备的铂金对电极来组装的DSSCs获得的光电性能相对较低，电池效率为5．58％。     

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。     

Ag纳米粒子在一维壳核式P3HT/CdS/TiO_2太阳电池中的应用

采用水热法在FTO导电玻璃上生长TiO_2纳米棒阵列膜,然后在CdCl_2和Na_2S水溶液中循环浸泡反应制备CdS/TiO_2壳核式纳米结构,利用电化学方法于光敏层CdS中引入了贵金属Ag纳米粒子,并将Ag纳米粒子沉积于两层CdS纳米晶壳层之间形成三明治结构,以避免Ag纳米颗粒直接暴露成为光生电荷的复合中心。在不同CdS/Ag/CdS光敏层厚度的TiO_2纳米阵列中旋涂P3HT薄膜组装杂化太阳电池,探索了Ag纳米粒子沉积量对电池光吸收性能及光伏性能的影响。结果表明,在光敏层中适量电沉积Ag纳米粒子电池光电转换效率可以达到0.13%,与没有贵金属沉积的电池结构相比可以提高28%。     

密度可控的TiO2纳米线束阵列合成及其在量子点敏化太阳能电池上的应用

采用水热合成技术, 以盐酸、去离子水和钛酸丁酯为反应前驱物, 直接在透明导电玻璃(FTO)衬底上合成了具有金红石结构的TiO₂纳米线束阵列。通过改变反应前驱物中钛酸丁酯的添加量, 实现了对TiO₂纳米线束阵列密度的调控。以TiO₂纳米线束阵列为光阳极、CdS为敏化剂, 组装了量子点敏化太阳能电池器件, 并研究了纳米线束阵列的密度对电池光伏性能的影响。结果表明: 纳米线的密度过高或过低均不利于电池光伏性能的提高。纳米线的优化密度为11.8×10⁶ /mm², 此时电池的光电转换效率达到了0.947%。     

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%)。     

溶胶-凝胶法及热处理制备β-Bi2O3薄膜

为了提高Bi2O3薄膜的光电特能,采用溶胶-凝胶法在FTO衬底上制备了β-Bi2O3薄膜。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外-可见光吸光度和光电转换效率的测试研究了热处理工艺对薄膜结构和光电特性的影响。结果表明:当退火温度为450℃时,制备出的Bi2 O3薄膜结晶度高,禁带宽度为2.71 eV,在1 mol/L NaOH溶液,0 V(vs Ag/AgCl)偏压条件下,350 nm处单色光电转换效率(IPCE)最高,达25.5%。     

Sb_2S_3纳米粒子敏化TiO_2分枝纳米棒阵列杂化太阳电池的研究

采用两步水热法在导电玻璃(FTO)上制备TiO_2分枝纳米棒(B-NR)阵列。利用低温化学浴沉积法(CBD)在TiO_2分枝纳米棒阵列(B-NRA)基底上沉积Sb_2S_3纳米粒子(NPs)。接着分别旋涂P3HT和Spiro-OMeTAD组装成TiO_2(B-NRA)/Sb_2S_3/P3HT/Spiro-OMeTAD为光活性层的杂化太阳电池。通过对杂化太阳电池的光电性能测试,结果表明,TiO_2分枝纳米棒阵列具有高的吸光强度,较大的比表面积和多级电荷传输通道,由TiO_2(B-NRA)/Sb_2S_3/P3HT/Spiro-OMeTAD复合膜结构组装的杂化太阳电池的能量转换效率(PCE)是4.67%。     

SnO2/CNT纳米复合材料作为染料敏化太阳能电池的非铂对电极

通过水热法成功制备复合材料SnO_2/CNT,将其首次用作染料敏化太阳能电池(DSSC)的对电极,加速I3-到I-的还原。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分析,证明SnO_2纳米颗粒附着在CNT表面,形成了均匀的多孔网络结构。循环伏安测试(CV)测试表明,SnO_2/CNT复合对电极的活性表面积最大,比SnO_2、CNT和Pt电极有更高的阴极电流密度。同时,SnO_2/CNT对电极对I3-还原有较小的电荷传输电阻(6.13Ω·cm2)。最后,由SnO_2/CNT对电极组装的DSSC的能量转换效率(4.44%)与Pt电极组装的DSSC的效率(5.27%)相当。     

染料敏化乙炔黑-TiO_2复合多孔薄膜电极电性能研究

以P25为原料制备乙炔黑掺杂TiO2纳米粉体浆料,旋涂法制得乙炔黑-TiO2复合多孔薄膜,用染料N719和天然桑葚色素(MBY)敏化薄膜,组装成染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)。借助电化学分析仪对电池进行测试表征。结果表明,乙炔黑的掺入降低了多孔薄膜电极的电荷传递电阻,从而加快了光电子的传递速率;两种敏化条件下,当乙炔黑掺杂量分别为0.15%和0.20%(质量分数)时,电池具有最大的光电转换效率,分别为0.30%和0.40%。电极中乙炔黑的含量过多时,过量的乙炔黑对光的竞争吸收作用降低了电池的光电子产率,引起了光电转换效率的下降。     

SnS掺杂对P3HT/PCBM体系太阳能电池光电特性的影响研究

采用连续离子层吸附反应法(SILAR)在TiO₂/FTO电极上沉积SnS, 组装结构为FTO/TiO₂/SnS/ P3HT:PCBM/Ag的多层异质结太阳能电池, 结果显示: SnS掺杂能显著提高P3HT/PCBM体系太阳能电池的光电转化性能。通过SEM观察、UV-Vis光谱、J-V曲线、Raman光谱以及射频辉光放电光谱仪(GD-OES)等手段, 系统研究了不同前驱体液浓度制备的SnS对电池的影响, 发现当n(Sn²⁺):n(S^2-)为1:1.5时, 电池的光电转化效率最高, 达到0.369%, 其开路电压、短路电流和填充因子分别达到0.373 V、1.92 mA/cm²和51.2%。另外, GD-OES谱图显示前驱体溶液中Sn²⁺/S^2-比例对于SnS_x层的化学组成及沉淀量具有重要影响, 从而导致复合太阳能电池光电性能的显著变化。     

无敏化TiO2太阳能电池研究

以四氯化钛、氨TEM等分析手段，对产品的物相、形水、表面活性剂吐温80等简单易得的试剂为主要原料，采用分步水解法制备出混晶纳米二氧化钛分散乳液。采用XRD进行了表征，结果表明，所制乳液为混晶结构。TEM形貌分析，乳液分散性能良好，粒子基本为球形，粒径约为10nm。用乳液提拉法将所制得的乳液提拉成膜作为二氧化钛电极，以12／I溶液为电解液，Pt为对电极，将其组装成二氧化钛电池。以GY-1型溴钨灯作为光源，测得电池开路电压为0.60v，短路电流为4．3mA，计算电池光电能量转换效率为2．88％。     

染料敏化太阳电池多级孔炭对电极的制备及性能研究

以F127为模板剂, 采用自组装与后活化相结合制备了具有微孔-介孔结构的多级孔炭. N2吸附等温线分析表明后活化可在介孔炭孔壁上生成大量微孔. 电化学阻抗谱测量表明多级孔炭电极对I₃^-还原反应的催化活性明显高于介孔炭电极, 电荷迁跃电阻为0.3 Ω·cm². 多级孔炭电极催化活性高是由于它具有较高的比表面和特殊的多级孔结构, 有效比表面积较高. 以多级孔炭电极为对电极组装染料敏化太阳电池, 电池的短路电流密度、开路电压和填充因子分别为0.624V、15.44 mA/cm²和0.67, 相应的光电转换效率为6.48%, 比介孔炭对电极电池的光电转换效率提高了11.5%.