硫化钴镍的制备及其作染料敏化太阳能电池对电极的性能研究

不同温度下通过两步水热法在氟掺杂氧化锡导电玻璃上制备了钴镍双金属硫化物对电极。并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安测试(CV)、电化学阻抗谱分析(EIS)以及光电流密度-电压特性曲线(J-V)分别研究了其物相、表面化学元素组成及其化学状态、表面形貌、电催化活性和光电转化性能。结果表明该硫化物为直立片状的NiCo_2S_4,90℃制备的对电极具有较高的电催化活性,其电池的光电转化效率达到了与Pt电极电池效率(6.02%)相比拟的值(5.74%)。而120℃制备的对电极虽然具有更大比表面积,但其膜太厚,显著增加了电解质的能斯特扩散电阻,导致其电池效率偏低。     

Ni_3S_4和CoS原位一步制备及其染料敏化电池对电极性能研究

通过简单的一步溶剂热法在氟掺杂氧化锡导电玻璃上成功制备了两种镍、钴的硫化物对电极。并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、循环伏安测试(CV)、电化学阻抗谱分析(EIS)、Tafel极化曲线以及光电流密度-电压特性曲线(J-V)分别研究了其物相、表面形貌、电催化性能和光伏性能。结果表明,这两种硫化物分别为Ni_3S_4和CoS,且都为颗粒状薄膜。Ni3S4具有相对更高的电催化活性和更低的串联电阻,从而其电池拥有更高的短路电流密度(15.17×10~(–3)A/cm~2),显示出比Pt对电极电池(6.40%)更高的光电转化效率6.78%。虽然CoS对电极的光伏性能稍差(6.13%),但也表现出与Pt对电极相比拟的性能。     

TiO_2纳米管阵列对染料敏化太阳能电池性能的影响

通过恒压阳极氧化法在Ti箔表面制备了结构规整的TiO2纳米管阵列,研究了氧化时间和退火温度对纳米管阵列的尺寸和晶体结构的影响。用制得的纳米管阵列电极组装了染料敏化太阳能电池(DSSC),研究了纳米管长度、退火温度和电极面积对DSSC光电性能的影响。结果表明,纳米管管径和壁厚均与氧化时间无关,而纳米管长度则随着氧化时间延长而增加。在450℃及更低温度退火时,纳米管中只出现锐钛矿相;而在500℃退火时,纳米管中则又出现了金红石相。由厚度为27μm、退火温度为450℃的纳米管阵列电极组装成的DSCC具有最佳的光电转化性能。DSCC的光电转化效率随电极面积的增加而降低。     

基于硫化镍的染料敏化太阳能电池光伏性能研究

在典型的染料敏化太阳能电池中,基于铂金属的对电极用于收集外电路的电子,并催化氧化态电解质还原。然而,由于铂金属为贵金属,因此需要开发廉价材料的对电极,从而降低生产成本。低温沉积法是一种简单的制备方法,它的主要优点是,在不需要高温加热的条件下,可以直接在导电衬底上沉积,制备出拥有优异催化性能的硫化镍薄膜,然后直接用作染料敏化太阳能电池的对电极。结果显示,基于硫化镍薄膜对电极的染料敏化太阳能电池的最佳光电转换效率为6.12%,这与基于铂对电极的染料敏化太阳能电池的转换效率(6.16%)非常接近。上述实验结果表明低温沉积法制备的硫化镍薄膜具有优异的电催化性能,有利于染料敏化太阳能电池的光伏性能提升。     

NiSe纳米材料合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

探寻电催化性能优异、廉价的对电极材料是染料敏化太阳能电池发展过程中所面临的重大挑战之一。本文将采用一步溶剂热法合成NiSe纳米材料,采用喷涂法制备Ni Se薄膜,并作为染料敏化太阳能电池对电极。利用循环伏安曲线、塔菲尔极化曲线、电化学阻抗谱表征对电极的电催化性能。实验结果表明,在I–/I3~–体系中,Ni Se对电极展现出了与铂电极相当的电催化性能。通过染料敏化太阳能电池组装与测试,表明基于NiSe对电极的染料敏化太阳能电池拥有良好的光伏性能,其能量转换效率达到5.27%,与基于铂电极的电池效率(5.34%)相当。     

多孔硫化镍薄膜制备及其电催化性能研究

针对硫化镍对电极的电催化性能有待提高问题,分别以氟掺杂氧化锡导电玻璃、二维聚苯乙烯阵列为衬底,采用反向恒压电沉积技术制备由纳米颗粒构成的硫化镍(NiS_x)薄膜及具有类蜂窝状结构的多孔硫化镍(P-NiS_x)薄膜。测试结果表明,以P-NiS_x薄膜作为对电极展现出了良好的电催化性能,并优于铂电极及NiS_x电极。原因是P-NiS_x电极的多孔结构拥有较大的比表面积,有利于提供较多的电催化活性位点及提高氧化还原电对I~-/I~-_3的扩散速率。因此,基于P-NiS_x对电极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率达到6.66%,不仅高于由铂电极组装的电池器件效率(5.54%),而且也高于由NiS_x电极组装的电池器件效率(5.73%)。     

染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池

介绍了染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池的结构,工作原理,技术指标以及TiO2纳米膜的制备方法.阐述了敏化纳米晶太阳能电池相比于硅太阳电池的低成本及优于其它光电化学电池的关键技术.讨论了影响NPC电池总的光电转换效率的因素,并对有机染料和无机染料光敏化剂的选择及染料的敏化问题进行了论述,在此基础上提出了将其商业化的一些值得深入研究和需要解决的问题.     

基于纳米结构的染料敏化太阳能电池三区模型仿真

染料敏化太阳能电池以其工艺简单、成本低廉、潜在的较高光电转化效率赢得了人们的青睐.论文对其工作原理合理简化,将电池考虑为由二氧化钛半导体、赝均匀介质层和电解质层三部分介质组成,应用载流子连续方程和传输方程以及泊松方程对其进行建模.讨论了电池内部各部分的电学特性和纳米管长度对电池性能的影响.     

二氧化钛纳米管染料敏化电池的制备和性能

利用两步阳极氧化法,在钛片上成功制备了高质量的二氧化钛纳米管阵列薄膜。利用场发射扫描电子显微镜,对二氧化钛纳米管阵列薄膜进行了形貌表征。之后,将不同厚度的薄膜组装成背光式染料敏化太阳电池,并测量了它们的光电转化性能。发现,随着薄膜层厚度的增加太阳电池的转化效率也逐渐提高。当薄膜厚度为15μm时,电池的转化效率达到3.04%。     

染料敏化太阳电池的光阳极制备及其性能优化

详细讨论了染料敏化太阳电池二氧化钛纳米粒子、丝网印刷胶体、二氧化钛电极、对电极、电解质的制备方法,得到最优化的TiO2纳米晶电极的厚度为12μm左右。通过改善电极染料吸附量、纳米晶颗粒间的电接触性能以及电极对可见光的透射和反射能力,电池的光电性能得到显著提高。     

硫化锡薄膜制备及其在染料敏化太阳能电池中应用研究

硫化锡薄膜是一种重点研究的染料敏化太阳能电池对电极材料。采用低温沉积技术制备硫化锡薄膜。采用SEM、TEM、XPS表征硫化锡薄膜的形貌结构以及元素和价态。结果分析表明,在FTO上可直接获得硫化锡薄膜,且呈现出片状结构。通过调控二水合氯化亚锡和硫代乙酰胺的摩尔比,有效调控其表面形貌。电化学测试表明,当二水合氯化亚锡和硫代乙酰胺的摩尔比为1∶1时,硫化锡薄膜展现出较好的电催化性能。以硫化锡薄膜为对电极,组装染料敏化太阳能电池,并测试其电流密度-电压曲线。结果表明,电池器件光电转换效率达到3.14%。可见,采用低温沉积技术制备的硫化锡薄膜可作为非铂对电极材料,具有广阔的应用前景。     

ZnO纳米棒光阳极的制备及其天然染料敏化研究

采用溶胶-凝胶法和旋转涂覆法在FTO导电玻璃上制备ZnO种子层,以Zn(NO3)2和六亚甲基四胺(HMT)的混合溶液为生长液在ZnO种子层上制备出ZnO纳米棒薄膜,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对ZnO种子层及纳米棒薄膜的晶相及表面微观形貌进行了表征;研究了生长液浓度、生长时间对ZnO纳米棒薄膜生长的影响。实验表明,制备排列整齐的ZnO纳米棒阵列薄膜最佳条件为90℃环境下,基底竖直放置在0.025mol/L的生长液中,生长4h,纳米棒平均直径80nm左右。从新鲜草莓、桑葚中提取天然色素,对ZnO纳米棒电极进行敏化,组装成光电池;测试敏化电极的吸收光谱及光电池的伏安特性曲线。结果表明,桑葚色素在可见光区有更强的吸收特性,由桑葚色素敏化的电极组装的光电池,在模拟太阳光下,得到开路电压为228.75mV,短路电流为189μA,填充因子为0.37,光电转换效率为5.5×10-4。     

两种形貌FeS2的合成及其在染料敏化太阳能电池上的应用

通过对比FeS2颗粒两种形貌的催化活性及在染料敏化太阳能电池(DSSCs)上的表现,选择出性能更高的FeS2颗粒.通过水热法和热注入法合成了立方体和球状高纯度FeS2,将FeS2制备成对电极(CEs)并组装在DSSCs上.通过测试电池的光电转化效率及对电极的催化活性,发现球状FeS2颗粒有更高的催化活性,基于球状FeS2 CEs的电池也获得了更高的光电转化效率.在100 mW/cm2 (AM 1.5)强度的模拟光源下,基于立方体和球状高纯度FeS2 CEs的DSSCs分别获得了高达4.55％和5.69％的光电转化效率.     

一种柔性染料敏化太阳能电池的初步研究

染料敏化太阳能电池(DSSC)与商用硅电池相比,由于具有转化效率较高、制作成本低等一系列优点,近年来已受到人们的广泛关注.简要介绍了DSSC太阳能电池的结构和基本原理,重点分析了DSSC太阳能电池的关键组成和影响光电转化效率的因素.采用胶带涂覆法在柔性ITO衬底上制备了多孔纳米TiO2薄膜,通过给其配置相应的染料和电解...     

水热法制备TiO2纳米晶薄膜的光电性能研究

利用水热法制备了纳米TiO2粉体,分别利用该粉体和经过氢氧化钠溶液水热处理后的粉体涂覆在导电玻璃上制备成薄膜,然后组装为染料敏化太阳能电池.利用XRD和SEM对该薄膜进行表征,并用I-V测试仪对电池的光电性能进行研究.结果表明:未经处理的粉体制备的薄膜粒径小,分布均匀,为纯锐钛矿晶型,组装的电池光电转化效率为4.09%...     

不同二氧化钛电极制备方法对染料敏化太阳能电池性能的影响

分别用溶胶凝胶法、电泳法以及溶胶凝胶与电泳复合法在导电玻璃上制备了二氧化钛薄膜.利用SEM及XRD对样品进行了表征.将所制得的薄膜用于染料敏化太阳能电池中,比较了3种方法所制得的电池的输出性能.其中溶胶电泳复合法所制备的薄膜用于电池,开路电压达到0.7 V,短路电流达到12.59 mA/cm2,填充因子达到0.55,效率达到3.14%,远远高于其他两种方法所制得的电池效率.     

染料敏化TiO_2单晶纳米棒阵列太阳电池的性能

采用水热法一步合成出TiO2单晶纳米棒有序阵列,进而制备出染料敏化太阳电池。重点探讨了退火时间变化对电池光电转化效率的影响。研究结果表明,与未退火的纳米棒组装而成的电池相比,退火后的纳米棒电池显示出更高的光电转化效率。并且当退火时间为7 min时,光电转化效率最高(5.05%),提高到未退火电池光电转化效率的300%以上。电池性能提高的原因有:TiO2纳米棒阵列与衬底间结合力的增强有利于电子传输;表面态缺陷的减少有利于抑制光生载流子的复合。结合SEM,TEM和J-V曲线等表征手段探讨了这一现象背后的物理机制。     

染料敏化太阳能电池TiO2薄膜电极的染料吸附性能研究

采用手工刮涂法制备了染料敏化太阳能电池( DSSC)的TiO2薄膜电极,用解吸的方法和正交试验研究了DSSC电池TiO2薄膜电极的染料吸附性能,并结合统计分析方法对染料吸附试验数据进行了分析处理.研究结果表明TiO2薄膜电极具有最优染料吸附性能的烧结条件为:以2℃/min的速率升温至450℃,保温50 min后随炉冷却...     

叶绿素与4种天然染料共敏化太阳电池的光电化学性能研究

利用紫外-可见吸收光谱 对提取的叶绿素和4种天然染料(茶多酚、靛蓝、 红花黄、栀子黄)以及叶绿素与4种染料的共敏化 进行比较。通过电化学方法,研 究单一染料和共敏化染料的氧化还原电位。结果表明,杨树叶子中叶绿素最佳的提取 工艺条件为:提取料液比1∶50,提取温度60 ℃,提取时间3.5h。叶绿素与4种天然染料共敏化后不仅拓宽光谱吸 收波长范围,而且染 料激发态氧化电位与TiO₂导带能级相匹配。其中叶绿素与栀子黄染料共敏化后,光电化学 性能最好。在太阳光模拟下,叶绿素与栀子黄对电池进行共敏化后光电转换 效率提高到0.67%,是叶绿素染料单独敏化的2.91倍。     

溶胶-凝胶法制备的染料敏化太阳电池的性能

通过溶胶-凝胶法在ITO和玻璃表面制备了TiO2薄膜,从果实黑米中提取了天然色素作为敏化剂,将KI和I2与有机溶剂作为太阳电池的电解质,组装了染料敏化太阳电池(DSC)。研究了薄膜厚度、烧结时间和染料浸渍时间对染料敏化TiO2薄膜太阳电池性能的影响,实验结果显示,当TiO2薄膜厚度为15μm,在高温500℃条件下保温30 min,在染料中浸渍24 h,组装的电池最佳。实验所获得的电池开路电压达到960 mV,短路电流为0.097 mA,填充因子为0.61。同时,测试了放置时间对太阳电池的影响,旋涂溶胶-凝胶法制备的电池优于涂敷法制备的电池。