基于TiO2/多壁碳纳米管复合光阳极和SnO2/多壁碳纳米管非铂对电极的染料敏化太阳能电池电子传输的改善EI北大核心CSCD

为了提高TiO2光阳极的电子传输速率,在TiO2中负载了多壁碳纳米管(MWCNTs)。采用溶胶–凝胶水热法制备了TiO2/MWCNTs复合溶胶,利用电流体动力学方法制备了均匀的TiO2/MWCNTs复合薄膜,并用TiCl4对薄膜进行了优化。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和紫外可见吸收光谱仪对样品进行了表征分析。利用电化学阻抗谱和电流密度–电压曲线分析了基于TiO2/MWCNTs复合光阳极和SnO2/MWCNTs对电极的染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电性能。结果表明,MWCNTs的加入极大地加速了电子在薄膜中的传输,减少了电子与氧化态染料和I3–的复合;基于CNT-0.12(质量分数0.12%)复合光阳极的DSSC性能最佳(VOC=0.70 V,JSC=13.0 m A/cm2,ηFF=0.64,η=5.80%),与基于纯TiO2光阳极的DSSC(η=4.44%)相比,能量转换效率提高了30.6%。     

染料敏化太阳电池TiO2光阳极研究进展

纳米TiO2是目前性能最为优良的染料敏化太阳电池(DSSC)光阳极材料。文章系统综述了优化纳米TiO2光阳极的染料吸附、电子传输、再生染料等性能的技术和方法,主要包括纳米TiO2光阳极薄膜微结构的调控、TiO2光阳极的离子/元素掺杂、TiO2光阳极的表面包覆、TiO2光阳极的表面处理等方面的国内外研究进展,并分析了目前TiO2光阳极存在的主要问题及未来的发展方向。     

SnO_2/RGO复合光阳极的制备及其对染料敏化太阳能电池性能的影响

采用原位化学法合成不同质量比的SnO_2/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料,通过溶胶-凝胶法制得SnO_2/RGO纳米复合薄膜光阳极。经N3染料浸渍,与Pt对电极,I~-/I_3~-电解质组装成染料敏化太阳能电池(DSSC)。对SnO_2/RGO纳米复合薄膜光阳极结构进行分析,通过伏安特性曲线分析了电池的光电性能。结果表明:石墨烯有利于提高SnO_2基DSSC的光电性能。当GO与SnCl_2·2H_2O的质量比为0.20时,电池的性能最优,短路电流密度(J(sc))和开路电压(U_(oc))分别达到15.56 mA/cm~2和0.56 V,光电转换效率为4.58%。并研究了SnO_2/RGO复合材料对光阳极的电子传输和光电转换效率的影响机制。     

氧化石墨烯(GO)修饰的TiO_2纳米管阵列光阳极的制备及其在染料敏化太阳能电池(DSSC)中的应用

文章采用二步阳极氧化法在纯钛片上制备了TiO2纳米管阵列,并用GO溶液修饰与其形成GO/TiO2纳米复合薄膜,修饰后的复合薄膜光电化学性能增强,组装成DSSC提高其光电转换效率,短路电流密度为13.2 mA·cm-2,光电转换效率为6.22%,相对于基于TiO2纳米管的DSSC电池分别提高了53%和30%。     

导电碳黑连接TiO2和染料分子提高染料敏化太阳能电池的光电性能

通常,染料敏化纳米太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)使用纳米金属氧化物来作为光阳极,如纳米TiO2,作为N型半导体通过连接染料来建立光阳极的。在光阳极中金属氧化物连接染料使DSSC的吸收光谱扩展到可见光谱区。文章研究在光阳极中添加导电碳黑使其成为纳米TiO2和染料之间的纽带。实验中使用粉末涂敷法在透光率约90%导电玻璃上涂覆纳米TiO2层在450℃烧结30 min,自然冷却然后再浸在染料和碳黑的混合物中敏化制得光阳极。添加的导电碳黑起到催化剂的作用,有助于染料电子的激发和纳米TiO2导带的增加并且减小了复合阻抗。结果表明,添加0.05 g导电碳黑的DSSCs光电性能最佳。开路电压增加了约33.9%,短路电流密度从4.385 mA/cm2增加到7.637mA/cm2。     

染料敏化太阳电池中光阳极的研究进展

染料敏化太阳电池(dye-sensitized solar cell,DSC)的光阳极作为其重要的组成部分,在近些年的研究中取得了较大的进展。常用作光阳极的氧化物包括TiO2、ZnO、SnO2、Nb2O5、A12O3等,其中,TiO2因为综合性能表现突出,成为主要研究的光阳极材料。特别是TiO2纳晶薄膜的性质、形貌、结构等均会对DSC光电性能产生较大影响,其性质调节主要通过表面处理、修饰、掺杂等手段,而不同形貌纳米TiO2的研究主要表现在一维结构上,如纳米线、纳米棒等,本文就这些方面的研究情况进行简单归纳总结,分析影响电池性能的关键因素,并对如何更全面、更深入的提高DSC光电性能作简要展望。     

染料敏化太阳能电池光阳极的研究进展

介绍了染料敏化太阳能电池(DSSC)的主要结构和基本原理,着重阐述了染料敏化太阳能电池光阳极的最新研究结果,并对几种不同光阳极的优缺点进行了详细的描述。文章指出具有高的比表面积、电荷的快速传输通道以及优越的抑制电荷复合性能的多孔膜是未来DSSC电池光阳极的主要发展方向。     

氧化钛纳米棒/纳米颗粒复合晶膜电极的制备与应用

用水热法制备的Ti02纳米棒与纳米颗粒P25混合制备复合晶膜电极,通过扫描电镜、透射电镜、紫外-可见吸收光谱和电池的光电性能测试,分析掺入纳米棒对染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSC)性能的影响.结果表明:加入一定量的TiO2纳米棒可以改善复合薄膜对染料的吸附量和薄膜电极对...     

以ZIF-8为前驱体制备ZnO-TiO2复合材料及其敏化太阳能电池性能的研究

通过硝酸锌与2-甲基咪唑反应制备沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8),利用钛酸正四丁酯在ZIF-8表面水解得到ZIF/TiO2复合材料。在空气气氛中于不同温度条件下对ZIF/TiO2复合材料进行热处理得到不同的ZnO/TiO2复合材料,并应用于DSSC的光阳极,测试电池的光电流-光电压特征曲线,对测试结果进行分析。结果表明:不同ZnO/TiO2复合材料为光阳极材料制备的DSSC,光电转换效率与直接热处理制备的ZnO单相材料相比有了显著提高,其中热处理温度为600℃时,材料具备最高的光电转换效率,为3.69%,比直接热处理制备的ZnO单相材料0.78%的光电转换效率提高了373%,说明加入TiO2制备复合材料可以大幅度提高ZnO基DSSC的光电性能。     

基于TiO_2/多壁碳纳米管复合光阳极和SnO_2/多壁碳纳米管非铂对电极的染料敏化太阳能电池电子传输的改善（英文）

为了提高TiO_2光阳极的电子传输速率,在TiO_2中负载了多壁碳纳米管(MWCNTs)。采用溶胶–凝胶水热法制备了TiO_2/MWCNTs复合溶胶,利用电流体动力学方法制备了均匀的TiO_2/MWCNTs复合薄膜,并用TiCl_4对薄膜进行了优化。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和紫外可见吸收光谱仪对样品进行了表征分析。利用电化学阻抗谱和电流密度–电压曲线分析了基于TiO_2/MWCNTs复合光阳极和SnO_2/MWCNTs对电极的染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电性能。结果表明,MWCNTs的加入极大地加速了电子在薄膜中的传输,减少了电子与氧化态染料和I_3~–的复合;基于CNT-0.12(质量分数0.12%)复合光阳极的DSSC性能最佳(V_(OC)=0.70 V,J_(SC)=13.0 m A/cm~2,η_(FF)=0.64,η=5.80%),与基于纯TiO_2光阳极的DSSC(η=4.44%)相比,能量转换效率提高了30.6%。     

二氧化钛包覆氧化锌纳米阵列光阳极的制备与性能

采用直流反应磁控溅射工艺,在ZnO纳米阵列的表面实现TiO2包覆,作为染料敏化太阳能电池光阳极,研究TiO2--ZnO核壳结构的形成机理和制备工艺对其光电性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪表征光阳极材料的成分与结构。测试电池组件的伏安特性曲线、电压-时间曲线和电化学阻抗谱,分析TiO2包覆对电子传输性能和光电转换效率的影响机理。结果表明:磁控溅射制备的TiO2颗粒完整地包覆ZnO纳米阵列,使得纳米棒表面形貌由六棱柱向圆柱状转变,间隙变窄,直径较ZnO纳米阵列有所增加,阵列有序度得到改善。随着延长染料吸附时间和TiO2包覆,光阳极界面电子传输阻抗显著增加,光生电子的寿命也得到提高。经过包覆的光阳极能够作为阻挡层钝化表面缺陷,抑制复合的发生,从而提高开路电压和填充因子。经过包覆的光阳极其光电转换效率相对于纯ZnO纳米阵列提高了132%。     

不同浓度TiCl_4浸渍的SnO_2光阳极对染料敏化太阳能电池性能的影响

采用溶剂热法制备出花状Sn O2晶体,然后在FTO导电玻璃上制得Sn O2薄膜。将Sn O2薄膜在不同浓度Ti Cl4溶液中浸渍1 h,并经450℃煅烧30 min得到Sn O2-Ti O2复合薄膜光阳极。经N3染料浸渍后,与Pt对电极,I–/I3–电解质组装成染料敏化太阳能电池(DSSC),测试了DSSC的性能。结果表明:Ti Cl4浸泡有利于提高Sn O2-DSSC的光电性能,当Ti Cl4浓度为0.15 mol/L时,Sn O2-Ti O2-DSSC的短路电流(Jsc)和开路电压(Voc)分别达到11.30 m A/cm2和0.55 V,电池的光电转换效率达到3.24%,与纯花状Sn O2-DSSC相比提高了近4倍。分析了不同浓度的Ti Cl4对光阳极的电子输运和光电转换效率的影响机制。     

多壁碳纳米管对太阳能电池光阳极微裂纹的优化和性能的影响

在量子点敏化太阳能电池(QDSCs)中,多孔二氧化钛(TiO2)光阳极薄膜在烧结过程中会产生很多微小裂纹,影响电子传输,导致太阳能电池性能下降。利用多壁碳纳米管(MWCNTs)独特的管状结构和良好的导电性能来优化TiO2光阳极薄膜内部的微裂纹,探究了不同质量分数(0%、0.01%、0.05%、0.10%、0.50%)的MWCNTs对量子点敏化太阳能电池MWCNTs/TiO2复合光阳极性能的影响。对光阳极进行物相及微观形貌分析表明:加入适量的MWCNTs可以与TiO2纳米颗粒均匀混合,并且MWCNTs贯穿了光阳极薄膜表面的微裂纹。但是过多的MWCNTs会聚集成团,引入大量缺陷。采用连续离子层沉积法在以上的光阳极表面沉积硫化镉(Cd S)量子点和硫化锌(ZnS)量子点阻隔层,以硫化铜(Cu S)为对电极,多硫电解液为电解质组装电池试样,测量其伏安特性(J-V)曲线。结果表明:添加0.05%MWCNTs的TiO2光阳极电池的光电性能最优,其开路电压和短路电流密度分别可达0.65 V和11.51 mA/cm2,与未添加MWCNTs的光阳极电池相比,分别提高了16.1%和58.3%,其光电转化效率可达3.14%,提高了72.2%。     

TiO2/In2S3复合薄膜的制备及光电化学性能研究

首先采用水热法在FTO(SnO2:F)透明导电玻璃衬底上合成TiO2纳米片阵列,继而在TiO2纳米片表面水热制备In2 S3纳米颗粒形成TiO2/In2 S3复合薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDX)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光吸收谱以及三电极光电化学测试系统对复合薄膜的晶相、微观形貌、光学性能和光电性能进行了表征和分析.结果表明,随着In2 S3水热生长时间的延长,复合薄膜的光吸收性能逐步延伸到可见光区域.光电化学(PEC)测试结果表明光照条件下,TiO2/In2S3复合薄膜的电流显著提高,是TiO2纳米片阵列电流的4.2倍.     

过氧化钛配合物(PTC)体系在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

本文利用水性过氧化钛配合物(peoxotitanium complex:PTC)前驱体可低温合成锐钛矿TiO2溶胶的特性,将其用作柔性染料敏化太阳能电池(DSSC)中的光阳极材料的成膜助剂.研究发现:加入基于PTC制得的TiO2溶胶可以明显提高DSSC的光电转换性能,在制备DSSC的浆料中加入10%(体积分数)的基于PTC制得的TiO2溶胶后,电池的光电效率可以提升50%.我们进一步研究了光电转换效率的影响因素,结果表明,溶胶的加入量和反应时间均有一最佳值,当基于PTC的TiO2溶胶添加量为10%,反应时间为9h,所得到电池的光电性能最好.     

ZnO的水热合成及其在TiO2/ZnO染料敏化太阳能电池中的应用

通过在不同矿化剂粉末[六亚甲基四胺(hexamethylenetetramine,HMT)、尿素和氢氧化锂]存在下的水热反应制备得到具有不同形貌尺寸的ZnO粉体,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见漫反射光谱和表面光电压谱研究了不同矿化剂存在下所制备ZnO的尺寸、形貌和光电性能.结果表明:以HMT和LiOH作矿化剂可得到六方纤锌矿结构的ZnO粉体,且尺寸均一;尿素作矿化剂得到产物的结晶性较差;在LiOH存在下制备的ZnO具有明显的光电响应性能,这与带带跃迁及激子跃迁相关的.将所制备的ZnO用于染料敏化太阳能电池中,作为TiO2基染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)光阳极的上层膜,起光散射作用,下层是纳米TiO2晶膜.作为对比,制备了单一ZnO基DSSCs.通过光电流-电压(I-V)曲线研究了2种DSSCs的光电转换效率,结果表明:TiO2/ZnO双层膜光阳极组装的DSSCs的光电性能优于ZnO基DSSCs,说明具有光散射层的DSSCs的光吸收增强归因于下层TiO2纳米晶膜的高比表面积和上层大尺寸ZnO光散射膜的组合效应.     

盐酸在柔性染料敏化太阳能电池中的应用

以水热法加入不同浓度的HCl溶液制备二氧化钛胶体。采用刮涂法制备柔性染料敏化太阳能电池(DSSC)光阳极,对其进行各种性能研究,以此来分析不同制备条件对DSSCs的影响。结果表明,盐酸能够促进TiO_2颗粒的分散,TiO_2颗粒与柔性ITO/PEN导电衬底的连接以及TiO_2薄膜的染料吸附量。经优化,测得含有0.05 M(mol/L)HCl的柔性DSSC的光电转换效率为2.84%。     

花青素染料敏化太阳能电池的制备与性能

采用两种晶相TiO₂光阳极、蓝莓花青素染料、I-/I3-电解质溶液、复合碳层对电极制备了染料敏化太阳能电池。通过XRD、SEM分析了TiO₂纳米颗粒的微结构与形貌，以模拟太阳光和电化学工作站检测了电池的光电性能，结果发现，太阳能电池性能差异较大，金红石相光阳极电池的光电转换率为锐钛矿相光阳极电池的三倍多，结合TiO₂纳米颗粒形貌及电池的EIS分析了原因。     

Au修饰的全纳米颗粒自组装SnO2/TiO2薄膜及其DSSCs阻挡层应用

采用硼氢化钠还原金盐溶液,制备了晶粒尺寸为5 nm的金溶胶,以静电吸附的方法将Au纳米晶均匀地沉积在FTO玻璃基全纳米颗粒组装的SnO2/TiO2薄膜内,用SEM、EDS、TEM、光电流密度等方法对金修饰的全纳米颗粒组装SnO2/TiO2薄膜(Au-SnO2/TiO2)进行了表征.金纳米晶修饰后,光电流密度较相同厚度的SnO2/TiO2薄膜提高了128.3％,更加有利于光生电子的迁移.将Au-SnO2/TiO2薄膜用作染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solarcells,DSSCs)的阻挡层后,发现复合薄膜有效地阻止了导电玻璃基底上光生电子与电解液中I3-的复合,提高了DSSCs的光电转换效率.不同厚度的Au-SnO2/TiO2阻挡层复合薄膜中,含6层Au-SnO2/TiO2复合薄膜阻挡层的DSSCs最终效率为7.12％,较常用的TiCl4稀溶液预处理FTO玻璃的工艺(6.06％)提高了17.5％.     

葡萄皮天然色素在染料敏化太阳能电池中的应用

以葡萄皮乙醇提取液作为敏化剂用于染料敏化太阳能电池,光电转换效率达到0.81%。不同pH值下,葡萄皮色素敏化的光阳极的单色光光电转换效率相差较大。在酸性介质中的吸光谱能较好的满足太阳能电池对吸光的需求。采用稀盐酸处理阳极膜的方法,使染料与膜结合性能提高。光子捕获能力增强,电池的TiO2/染料/电解质界面间电子传输阻抗减小,DSSC的光电装换效率达到1.43%,电流密度和光电转换效率分别提高了48.5%和76.5%。