基于ZnO纳米片多级结构的柔性染料敏化太阳能电池的制备

采用水热合成法制备基于钛箔的ZnO纳米片薄膜, 采用化学浴沉积法在ZnO纳米片薄膜表面原位沉积ZnO纳米粒和微球, 制备了ZnO纳米片/纳米粒/微球复合结构薄膜, 并将膜组装成柔性染料敏化太阳能电池。研究了钛箔预处理方式、化学浴沉积工艺对ZnO薄膜和电池性能的影响。采用X射线衍射仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对钛箔和ZnO薄膜的物相组成和形貌进行表征, 采用太阳光模拟器和数字源表测试了电池的J-V光电性能曲线, 通过电化学阻抗谱分析了电池内部电子传输情况。研究结果表明: 当钛箔基底采用酸抛光处理, 将所得ZnO纳米片膜用已经预热24 h的0.15 mol/L二水乙酸锌甲醇溶液改性5 h, 所得电池光电性能最好, 其短路电流密度、开路电压、填充因子和光电转化率分别为11.26 mA/cm², 0.67 V, 0.60和4.51%。     

热分解金属–有机框架-5制备染料敏化太阳能电池ZnO光阳极薄膜

在不同温度下热分解金属–有机框架-5(MOF-5),制备不同平均粒径、不同结晶度的六方纤锌结构纳米ZnO,通过刮刀法将制备所得ZnO浆料制备成ZnO光阳极薄膜,并组装成染料敏化太阳能电池(DSSC)。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对合成的MOF-5、ZnO纳米粒和ZnO光阳极薄膜的物相和形貌进行表征,研究了ZnO纳米粒形貌和光阳极厚度对电池性能的影响。结果表明:MOF-5的煅烧温度越高,获得的ZnO纳米粒粒径越大,结晶度越高。ZnO纳米粒粒径越小,比表面积越大,制备的光阳极膜染料吸附量越大,DSSC的光电转换效率越高。然而,如果ZnO纳米粒粒径过小,结晶度太低,则会降低电池的光电转换效率。当ZnO纳米粒平均粒径为65.5 nm,制备所得的电池效率最高;通过优化光阳极膜厚度,可进一步提高电池效率,当厚度为48μm时电池效率最高,为3.86%。     

SnO2退火温度对钙钛矿太阳能电池性能的影响

电子传输层是钙钛矿太阳能电池的关键部分, 起到阻挡空穴、传输电子和减少电子空穴复合的作用。本研究采用低温溶液法制备SnO₂薄膜作为钙钛矿电池的电子传输层, 研究SnO₂的退火温度对电子传输层微观形貌、物理性能以及钙钛矿太阳能电池性能的影响。结果表明: 当退火温度为60、90、120和240 ℃时, SnO₂薄膜表面存在较多的孔隙; 而退火温度为150、180和210 ℃时, 薄膜表面孔隙较少。在实验温度下, 制备的SnO₂薄膜为四方相, FTO玻璃上涂覆SnO₂薄膜后其透过率要优于空白FTO玻璃的透过率。当SnO₂退火温度为180 ℃时, 薄膜的电子迁移率最高, 钙钛矿电池具有最佳的传输电阻和复合电阻, 所得电池的性能最优, 其光电转换效率为17.28%, 开路电压为1.09 V, 短路电流为20.91 mA/cm², 填充因子为75.91%。     

杂化钙钛矿材料在太阳电池中的应用与发展

杂化钙钛矿是近年来发展非常迅速的一类新型光电材料。自从2009年日本学者首次研究钙钛矿敏化太阳电池, 经过五年的发展, 有机铅卤化物钙钛矿太阳电池光电转换效率从最初的3.1%跃升到19.3%。本文介绍了有机铅卤化物钙钛矿的结构及其在有机/无机杂化钙钛矿太阳电池中的应用, 并从有机铅卤化物钙钛矿太阳电池的发展历程、器件结构、制备方法等方面做了总结。最后简要讨论了钙钛矿太阳电池的长期稳定性、环境问题, 并就未来发展趋势进行展望。     

杂化钙钛矿(HOC2H4NH3)2CuCl4的制备与表征

采用低温溶液法合成了新型层状有序的含有羟基的有机/无机杂化钙钛矿材料(HOC₂H₄NH₃)₂CuCl₄, 采用元素分析、红外光谱、紫外-可见光吸收光谱、X射线衍射和X射线吸收精细结构等手段对其结构与性能进行了表征。结果表明:该材料通过无机框架诱导有机组分有序排列, 形成了规则的层状结构, 有序性高。该杂化钙钛矿材料的分解温度为212℃, 电阻率为2.86×10⁶ Ω·cm, 比不含羟基杂化钙钛矿的电阻率低两个数量级。紫外-可见光吸收光谱显示285 nm左右有一归因于电子从Cl(3p)价带顶跃迁到Cu(4s)导带底而产生的吸收峰。X射线吸收精细结构谱图表明: 二维层状杂化钙钛矿晶体中的Cu²⁺与6个Cl^-形成八面体配位, Cu-Cl键长为0.191 nm, 层间距为1.099 nm。     

基于无铅钙钛矿太阳能电池及电池稳定性的研究进展

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新型薄膜太阳能电池异军突起.自2009年日本学者首次将卤素铅钙钛矿材料应用于染料敏化电池获得3.8％的光电转化效率,至2020年香港城市大学将其记录刷新至25.5％,这种发展速度是其他太阳能电池不可比拟的.目前高效率电池中都含铅、以及钙钛矿材料在湿热条件和空气中的不稳定性,这些限制了钙...     

无机化学课程教学改革探讨

从无机化学课程的特点出发,提出无机化学教学中存在的一些问题,分析和讨论该课程在教学内容、教学方法、考核评价模式等方面改革的必要性,阐述了改革的具体实践做法及其产生的效果。旨在激发学生学习的兴趣,调动学生的自主学习的积极性,培养和提高学生独立思考、理论分析和实践动手能力,增强学生的科学素质和创新意识,提高无机化学课程的教学质量。     

核桃壳粉为碳源制备C@ZrSiO4黑色色料

以核桃壳粉、八水氧氯化锆(ZrOCl₂·8 H₂O)和正硅酸乙酯(TEOS)等为原料,采用溶胶-沉淀法制备了硅酸锆包裹炭黑(C@ZrSiO₄)黑色色料。通过TG-DSC、FT-IR、XRD、SEM、TEM等对试样的热效应、化学结构、物相组成和微观结构进行了表征,研究了不同热处理温度、核桃壳粉/硅酸锆质量比(理论合成,下同)等对色料组成和色度的影响规律。结果表明,当热处理温度为1 100℃、核桃壳粉/硅酸锆质量比为1∶3时,合成的C@ZrSiO₄色料发色性能最佳,L^*=31.3、a^*=+1.4和b^*=+1.3;在透明釉中外加5%(质量分数)C@ZrSiO₄色料,经1 200℃烧成所制备的黑釉具有较好的呈色效果,其色度值L^*=41.2、a^*=+1.2和b^*=+1.7。     

低温分相法制备高比表面积微/介孔SiOC陶瓷

以含氢聚硅氧烷(PHMS)、四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D₄ ^vi)和铂络合物为原料, 采用热交联合成交联体, 通过水蒸汽辅助热解促进前驱体低温分相及后续HF对SiOC陶瓷侵蚀基础上, 获得高比表面积微/介孔SiOC陶瓷。采用XRD、FT-IR、SEM和BET等测试技术对试样的物相组成、化学键、微观结构、比表面积和孔径分布等进行了表征。实验结果表明, 水蒸气能够促进前驱体低温分相, 使SiOC陶瓷中生成Si-O-Si键、SiO₂纳米畴和SiO₂纳米晶, 这些可以作为造孔剂而被HF侵蚀, 从而提高了SiOC陶瓷的比表面积。在热解温度1300℃条件下, 微/介孔SiOC陶瓷具有最大比表面积1845.5 m²/g, 孔径分布2.0~10 nm。