纳米聚吡咯的制备及在准固态染料敏化太阳电池中的应用

以AS树脂作为聚合物凝胶电解质基体，乙腈和四氢呋喃作为混合有机溶剂制备准固态染料敏化太阳电池。经过各个组成的优化，聚合物凝胶电解质电导率（30℃）达到5．11mS／cm，准固态染料敏化太阳电池的光电转换效率在100mW／cm^2光强下达2．56％：温度对聚合物凝胶电解质的电导率的影响；通过在聚合物凝胶电解质中加入纳米聚吡硌添加剂，准固态染料敏化太阳电池的光电转换效率在100mW／cm^2光强下提高到3．23％。     

染料敏化太阳电池有序介孔SiO2/离子液体凝胶电解质的研究

以P123为模板剂,采用溶胶-凝胶法制备有序介孔SiO2,用N2吸附、扫描电镜及透射电镜对样品进行分析.结果表明,制备的介孔SiO2呈短棒状,具有有序柱状孔结构,平均孔径为5.75nm.有序介孔SiO2固化二元离子液体(1-甲基-丙基咪唑碘/1-甲基-己基咪唑碘)形成凝胶电解质.由于凝胶电解质中离子液体在介孔SiO2的孔道中有序排列,使凝胶电解质I3-的扩散系数增大,从而降低了电解质的内阻,抑制了染料敏化纳晶多孔膜-凝胶电解质界面的复合反应,使凝胶电解质染料敏化太阳电池具有较大的开路电压和填充因子,光电转换效率达到5.22%.     

长春应化所高性能有机染料敏化太阳电池研究获新进展

近日,中科院长春应化所王鹏课题组在有机染料敏化太阳电池研究方面取得重要进展,相关成果在线发表于英国化学会《化学通讯》上（chem．Commun．,2009,DOI：10．1039／b822325d）。该论文报道了一种具有高吸收系数的有机染料C217,该染料在以乙腈为电解质溶剂的器件中达到了9．8％的光电转换效率;结合无溶剂离子液体电解质,实现了光电转换效率达8．1％的长期光热稳定的染料敏化太阳电池。这两项指标均为有机染料敏化太阳电池的最好结果。其性能已经非常接近钌染料。此工作被Technology Review在3月12日进行了报道并被其他媒体转载。     

CdS量子点/染料共敏化TiO_2纳米结构的光电化学性能研究

将CdS量子点沉积在TiO2纳米多孔薄膜上得到TiO2/CdS阳极。采用电脉冲沉积方法将非晶结构TiO2薄膜覆盖在CdS/TiO2阳极。经过染料敏化,得到CdS量子点/染料共敏化TiO2阳极。这种共敏化阳极的光电转化效率比TiO2/CdS阳极及TiO2/N719的光电转化效率显著提高,光电化学性能结果表明,CdS量子点/染料共敏化可以极大提高阳极对光的吸收强度及范围,提高光电流密度,进而提高光电转化效率。     

微孔结构TiO2薄膜在准固态染料敏化太阳电池上的应用

采用200 nm聚苯乙烯(PS)造孔可以改善TiO2半导体薄膜的散射光性能,提高了准固态染料敏化太阳电池的光电性能。用10%聚苯乙烯造孔制备TiO2半导体组装的染料敏化太阳电池,在100 mW/cm2光强下电池光电转换效率达到2.94%,与不含造孔剂电池相比,光电转换效率提高52%。薄膜光学性能和入射单色光子–电子转化效率(IPCE)研究表明,电池光电性能的提高与薄膜的光散射改善和电池中染料的光捕获效率增大密切相关。     

染料敏化纳米晶体TiO2太阳电池的研究和进展

染料敏化纳米晶体TiO2太阳电池作为新型太阳电池，已经引起人们的广泛重视。该太阳电池制备方法简单、成本低廉，且能够获得比较理想的光电转换效率。本文详细介绍了染料敏化纳米晶体TiO2太阳电池的研究现状和存在的问题，对该领域的未来发展做出了一些预测。     

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%。     

敏化TiO2纳米晶多孔膜电极的制备与表征

研究了染料敏化TiO2纳米晶多孔薄膜电极的制备、表征及其光电转换性质，采用溶胶－凝胶法液压涂层制备了TiO2纳米晶多孔薄膜，在无水乙醇中利用薄膜吸附染料2，2′－联吡啶－4，4′－二甲酸合硫氰酸钌进行敏化处理，并利用XPS、AFM、XRD、SEM杉可见－紫外分光光度仪对敏化TiO2纳米晶多孔薄膜进行了表征分析。研究结果表明：薄膜中纳米粒子晶型主要为锐钛矿，粒径在20-30nm，多孔薄膜的孔径在50－200nm；染料敏化多孔薄膜表面吸附了一个单分子层的染料分子，敏化薄膜对可见光有很强的吸收作用，用此薄膜制作的太阳能电池具有较高的光电转化效率，电池效率达到2％，这种薄膜电极改进后可用于制作敏化太阳能电池的光阳极。     

染料敏化太阳电池研究进展

自从1991年M．Grhtzel教授将纳米多孔的概念引入染料敏化宽禁带TiO2半导体研究中，获得光电转换效率7．1％的染料敏化太阳电池（Dyesensitized Solar Cell，以下略作DSC）以来，DSC以其潜在的低成本、相对简单的制作工艺和技术等优势赢得了人们的广泛重视。     

一种用于染料敏化太阳能电池的插层磷酸锆复合凝胶电解质

介绍了一种新型的应用于染料敏化太阳能电池的插层磷酸锆复合凝胶电解质。磷酸锆通过插层反应使其层间距增大到2.04nm,然后加入到聚氧化乙烯(PEO)凝胶中得到复合凝胶电解质。插层磷酸锆的添加极大地提高了电解质在常温下的离子电导率和离子扩散系数。由该凝胶电解质组装的染料敏化太阳能电池获得了6.61%的光转化效率(AM 1.5G 100mW·cm-2 25℃)。     

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%.     

离子液体在有机光电转换器件中的应用研究进展

近年来,离子液体因具有不易挥发、性质稳定、透光性好、导电率高、可设计性,以及易于在界面处形成双电层等物理化学性质,而展现出广阔的应用潜力和前景,逐渐成为国际科学研究的前沿和热点之一。其中,将离子液体应用于染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells,DSSCs)、钙钛矿太阳能电池和有机光电探测器等有机光电转换器件的研究备受关注。 在有机光电转换器件中,离子液体在染料敏化太阳能电池方面的应用最为广泛且完善。高效DSSCs主要是基于有机溶剂的液态电解质结,但有机溶剂在带来较高光电转换效率的同时,其本身存在的易挥发汽化、光热稳定性差等缺点,导致DSSCs的器件寿命与长期稳定性受到影响,离子液体的引入能有效解决以上问题。此外,离子液体还以电子传输层以及界面修饰层的形式引入,具有高电荷迁移率、低功函数以及高稳定性等优点,能在一定程度上改善器件的短路电流、填充因子和光电转换效率等。因此,离子液体成为在DSSCs的实际应用中兼具性价比高、封装难度低、性能好、稳定性高四大优点的辅助材料。在钙钛矿太阳能电池方面,离子液体的低功函数和高电子迁移率以及一些特殊性质如钝化反应、黏度效应等,都能够实现对电子萃取率、电荷转移电阻、钙钛矿结晶情况等方面的控制以满足实际设计要求,进而有助于钙钛矿太阳能电池的光电转换效率、填充因子等性能指标不同程度的提升。在有机光电探测器方面,引入的离子液体能促使在与之接触的界面处形成双电层,双电层的形成及离子液体的高导电率使得入射光不必照射有机光电探测器上下电极的重叠区域仍旧可以产生较大的光电流输出,从而可以有效摆脱有机光电探测器对电极材料透光性要求的局限性。同时双电层的形成还将促进有机光电探测器工作层中的电荷分离,进一步提高有机光电探测器的响应率。 本文主要从染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机光电探测器三个方面,综述了离子液体在有机光电转换器件中的国内外应用研究进展,就离子液体对提升有机光电转换效率及其实现器件新功能的工作机理进行了详细分析,并对其未来的应用研究方向进行了展望,为今后进一步设计出更适合有机光电转换领域应用的离子液体提供参考。     

用背反射提高染料敏化太阳能电池光电转换效率的研究

当光射入染料敏化太阳能电池(DSCs)时,有部分光不能被染料、电解液、导电玻璃等吸收,这部分光将透过电池而未被利用,本研究利用普通镀铝玻璃镜做为背底,将这部分透射光通过背反射重新射入电池来提高DSCs的光电转换效率.研究结果表明,背反射能大幅度提高DSCs的短路电流,短路电流的增加率随着测试遮光罩开孔尺寸的增加而增加,并且随纳米TiO2薄膜厚度的增加而降低.     

一种提高染料敏化太阳电池光吸收的结构的初步研究

染料敏化太阳电池中的染料对入射太阳光的充分吸收是提高电池光电转换效率的一个重要因素,针对染料在长波范围吸收光差的缺点,本文介绍了一种提高电池光吸收的改进结构.对P25氧化钛粉工艺制备的电池及改进结构的透过光谱和光电转换效率进行了初步研究,电池的透过光谱测试表明,有相当一部分光透过电池而没有充分利用.经太阳模拟器测试,改进结构对提高电池光吸收具有明显的效果,短路电流增加了大约0.8mA/cm2,光电转换效率相对提高了11.4%.     

Performance Maintenance of Dye-Sensitized Solar Cells Using a Latent Heat Storage Material

Recently, there has been considerable interest in various renewable energies. Among them, solar cell production has increased markedly because the photovoltaic is a clean and safe power generation method. The dye-sensitized solar cell (DSSC) has attracted much attention as an alternative to silicon solar cells due to lower manufacturing costs and plentiful resources for DSSC production. However, the performance of DSSCs has been limited by their durability and low photoelectric conversion efficiency. Temperature control of DSSCs via phase-change materials (PCMs) is expected to improve performance. In this study, DSSCs were heated or cooled with a heat exchanger copper block that was in contact with a PCM (heptadecane), while being irradiated by a solar simulator light source. The durability and photoelectric conversion efficiency of the DSSC improved under PCM temperature control.     

Hydrochloric acid treatment of TiO2 electrode for quasi-solid-state dye-sensitized solar cells

Quasi-solid-state dye-sensitized solar cell was fabricated by sandwiched polymer electrolyte containing liquid electrolytes between the dye-sensitized TiO2 electrode and a Pt electrode. The influence of hydrochloric acid treatment of TiO2 photoelectrode on the photoelectronic performance was investigated. Quasi-solid-state dye-sensitized solar cell showed better photoelectronic performance when the TiO2 electrode was treated with hydrochloric acid than that without treatment. The short-circuit current density (J(sc)), the open-circuit voltage (V(oc)), and a conversion efficiency obtained for an incident light intensity of 100 mW m(-2) were 6.49 mA cm(-2), 0.76 V and 4.1%, respectively. It was found that the hydrochloric acid treatment of TiO2 electrode increased the short-circuit current density and cell efficiency.     

ZnO/TiO2纳米管晶膜电极的制备及光电性能

采用水热法制备了ZnO纳米棒,以ZnO纳米棒为原料制备出ZnO/TiO2纳米管晶膜电极并应用于染料敏化太阳能电池.用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDX)和N2吸脱附分析等研究了样品的结构、表面形貌和化学组成,并通过紫外可见光度计和电化学工作站探讨了煅烧温度在80~600℃范围内ZnO/TiO2纳米管电极的光电化学性能.此外,研究经TiCl4化学处理的ZnO/TiO2纳米管电极光电性能的改善情况.结果表明,600℃煅烧的ZnO/TiO2纳米管电极制备的染料敏化太阳能电池表现出较优的光电性能,其短路电流密度(Jsc)为2.28 mA/cm2,开路电压(Voc)为0.631 V,光电转换效率η为0.66%.600℃煅烧的ZnO/TiO2纳米管经TiCl4处理后的染料敏化太阳能电池的光电性能得到显著改善,其光电转换效率η提高到1.06%.     

Zinc octacarboxylic phthalocyanine/lutein dyads co-adsorbed nanocrystalline TiO2 electrode: enhancement in photovoltaic performance of dye-sensitized solar cells

A novel zinc phthalocyanine containing eight carboxyl groups was synthesized and utilized as a co-adsorbent with lutein for dye-sensitized solar cells enhance the photoelectric conversion efficiency. The effects of various phthalocyanine/lutein mole ratios on the performances of the fabricated solar cells were investigated. The results showed that zinc octacarboxylic phthalocyanine aggregation decreased with the increasing lutein/phthalocyanine mole ratios and zinc octacarboxylic phthalocyanine fluorescence was strongly quenched due to energy transfer from the phthalocyanine to the excited lutein. The photoelectric conversion efficiency reached its maximum when zinc octacarboxylic phthalocyanine/lutein mole ratio was 4:1. Moreover, the charge-transfer resistances and electron lifetimes at the TiO₂/dye/electrolyte interface also showed great dependency on the phthalocyanine/lutein mole ratios by electrochemical impedance spectroscopy. The density-functional theory calculation of zinc phthalocyanine suggests that the electronic cloud density distribution move from the phthalocyanine ring framework toward the anchoring carboxylic group and further to the conduction band of TiO₂, which results in efficient electron transfer.     

Efficiency enhancement of dye-sensitized solar cells with addition of additives (single/binary) to ionic liquid electrolyte

The effect of addition of single and binary additives on the performance of dye-sensitized TiO₂ solar cells based on electrolytes containing an ionic liquid (IL), 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide (DMPII) has been studied. Among the seven additives used, the addition of 2-(dimethylamino)-pyridine (DMAP) to IL resulted in best cell efficiency, which showed further enhancement with the addition of 5-chloro-1-ethyl-2-methylimidazole (CEMI) as second additive. The efficiency of the dye-sensitized solar cell (DSC) based on an electrolyte containing binary additives (DMAP and CEMI in equal molar ratios) has been found to increase by 62·5% from 4·35 to 7·07%. The dependence of different photovoltaic performance parameters (V _oc, J _sc, ff, η) of DSC upon temperature has been studied over a 30–120°C range and only a small decrease in conversion efficiency has been observed. The electrolyte containing binary additives (DMAP and CEMI) shows best cell performance up to 120°C.     

导电聚合物在纳米太阳能电池中的应用研究

导电聚合物以其特殊的性质及种种优点而越来越广泛地应用于光电化学太阳能电池,文中主要介绍了导电聚合物作为全固态太阳能电池的电解质以及作为纳米光电化学太阳能电池敏化剂的应用研究。