纳米TiO_2薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

半导体材料TiO2作为光催化剂得到了广泛的研究和应用。着重介绍了几种纳米TiO2薄膜的制备方法,并简要阐述了纳米TiO2薄膜在染料敏化太阳能电池(DSSC)中的应用。     

染料敏化太阳能电池中TiO2光阳极形貌研究进展

纳米TiO2具有合适的禁带宽度(3.2 eV)、良好的光电化学稳定性、价格低廉、易牢固吸附染料等优点,目前仍是应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)主要的半导体材料。TiO2光阳极是DSSC的重要组成部分之一,其晶体的形貌与DSSC的光电性能密切相关。本文综述了应用于DSSC中不同形貌TiO2光阳极,重点探讨了常规TiO2光阳极形貌,如纳米粒子、纳米棒、纳米线、纳米管;对新型TiO2光阳极及复合光阳极的形貌也作了介绍。讨论了不同形貌TiO2光阳极的制备方法及其结构对DSSC光电性能的影响,提出TiO2光阳极今后的研究方向是将不同形貌光阳极进行复合或混合掺杂来提高电子传输速率、优化TiO2薄膜厚度、控制TiO2薄膜中晶体结构抑制电荷再结合、提高电荷传输效率。     

染料敏化纳米晶TiO2太阳能电池研究进展

介绍了染料敏化太阳能电池的结构和工作原理,并对其各项组成要素如多孔纳米TiO2膜、光敏化染料、电解质等的研究进展进行了综述和探讨。并对染料敏化太阳能电池的应用进展、前景和今后的研究工作的重点进行了科学的论述。     

天然染料在染料敏化太阳能电池中的研究进展

染料敏化太阳能电池(DSSCs)为无机固态光伏电池提供了可靠的可代替概念。染料敏化太阳能电池的光电转换效率主要依赖于纳米晶多孔半导体TiO2薄膜电极的染料。由于天然染料的低成本和工艺制备简单的优点,天然染料作为敏化剂已成为DSSC研究热点。作为DSSC的敏化剂的天然染料,如花青素类、胡萝卜素类、叶绿素类、类黄酮,可从不同植物不同部分提取出。主要介绍和讨论天然敏化剂的发展和实用化必须解决的关键问题。     

不同因素对纳米Ti O2半导体染料电解吸附的影响实验

纳米TiO2半导体染料作为太阳能电池的重要原料,其电解吸附性能直接决定太阳能电池的效能。针对纳米TiO2半导体染料敏化剂在电解吸附中存在诸多影响因素,进而制约了太阳能电池的光电转化率问题,以纳米TiO2半导体染料和N719为原料,采用三电极体系探讨在不同电解温度、电解时间、电解吸附液浓度和薄膜厚度等因素下的吸附量,并通过Langmiur温吸附理论,构建动力学方程,进而得到纳米TiO2表面染料分子电解吸附的内在机理,即可以通过调节以上因素来控制其反应的速率。     

导电聚邻苯二胺的合成及在染料敏化太阳能电池中的应用

制备了聚邻苯二胺,并将其作固体传输材料应用在染料敏化太阳能电池中。用光电化学方法研究了染料酸性湖蓝、聚邻苯二胺(PoPD)、二氧化钛(TiO2)纳米晶电极以及用酸性湖蓝和PoPD复合敏化TiO2纳米晶膜电极的光电化学行为。用聚邻苯二胺作为固体电解质,染料酸性湖蓝,组装了电池,初步测定了TiO2/酸性湖蓝/PoPD电极作为光阳极的光电化学电池的工作特性曲线,测得Voc=0.43V,Isc=0.378mA。     

丝网印刷胶体组成中不同造孔剂对TiO2薄膜性能的影响

介绍了染料敏化太阳能电池中丝网印刷制备TiO2多孔薄膜的过程,论述胶体组成中具有造孔作用的PEG,H30,PS等化学物质对纳晶染料敏化太阳能电池中TiO2薄膜性能的影响,并详细阐述了三者造成影响的原因。     

电泳沉积法制备多层膜染料敏化太阳能电池

将纳米TiO2颗粒以电泳沉积法披覆于导电玻璃上,同时整合光电极、反电极、电解质及染料制备出染料敏化太阳能电池.首先将TiO2纳米颗粒与异丙醇所混合的电泳悬浮液通过电泳技术沉积出适当厚度的多层膜结构;精确控制制程中的电流、电压与沉积时间而获得单层厚度为3.3μm的TiO2薄膜.此多层膜通过低温烧结增加其致密性及染料披覆效果.最后将此多层薄膜作为工作电极,封装成染料敏化太阳能电池,经由I-V曲线检测结果显示,所制染料敏化太阳能电池的光电转换效率为5.29%,且这种染料敏化太阳能电池的制造成本十分低廉.     

TiO2基太阳能电池研究进展

对TiO2基太阳能电池研究发展进行了阐述。首先简单介绍了市场上各种太阳能电池电极材料的种类以及各自的优缺点。TiO2基太阳能电池根据结构差异可分为：有机染料敏化，窄禁带无机半导体敏化以及三维结构电池。随后，重点介绍了有机染料敏化纳晶多孔TiO2太阳能电池以及在染料、电极处理上的主要工作，另外，对未来的工作提出了展望。     

模板引导纳米TiO2的研制和应用

综述了仿生合成中模板引导纳米TiO2的制备方法,阐述了模板对TiO2的晶体型态、晶体结构、比表面积和微孔结构的调节作用,并简要介绍了纳米TiO2在光催化、太阳能电池、气体传感器等领域的应用.     

电沉积TiO_2纳米晶薄膜及其光电性能研究

采用阴极电沉积法在导电玻璃基体上制备了TiO2薄膜.运用扫描电子显微镜、X-射线能量散射分析仪和X-射线衍射仪对TiO2薄膜的形貌和结构进行了分析.以N719染料敏化的TiO2薄膜为阳极,0.5 mol/L KI和0.05 mol/L I2的乙氰和乙烯碳酸酯的混合溶液为电解液,碳电极为阴极,组成太阳能电池,通过电流-电压曲线研究了太阳能电池的性能.结果表明:TiO2薄膜的晶型为锐钛矿,其晶粒d平均为28.8 nm.太阳能电池的U开路为0.513 V,J短路为22.8 A/m2,填充因子为0.392,光电转换效率为0.466%.     

二氧化钛纳米管的制备及其应用进展

结合TiO2纳米管良好的光电、催化、气敏等多种特性以及在光催化、太阳能电池、气体传感器等领域广阔的应用前景,综述了TiO2纳米管的制备方法和应用现状,提出了TiO2纳米管研究过程中存在的问题以及今后可能的发展趋势。     

染料敏化太阳能电池中酞菁光敏剂的固定基团的研究进展

染料敏化太阳能电池(DSSC)是太阳能电池中非常有潜力的一个研究方向。敏化染料作为DSSC重要的组成部分在很大的程度上影响着DSSC的光电转化效率,酞菁是一种非常重要的光敏剂,近年来受到广泛的关注。酞菁结构的细微变化都会影响到其HOMO、LUMO能级,影响激发电子注入半导体极板的效率,从而影响太阳能电池效率。本文以酞菁与TiO2的固定基团为主介绍了近年来酞菁染料分子的设计研究进展。     

水热法制备TiO2纳米管研究进展

近几年TiO2纳米管在光催化、太阳能电池、环境净化和传感器等方面引起了人们的广泛关注,然而有关水热法制备的TiO2纳米管的化学组成和形成的具体机理尚无定论。笔者综述了目前国内外有关水热法制备TiO2纳米管的组成和形成机理,为水热法制备结构可控的TiO2纳米管提供参考。     

水热反应合成Li掺杂TiO_2纳米棒阵列的研究

本文利用水热法制备Li掺杂TiO2纳米棒阵列,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和X射线衍射仪(XRD)分析Li掺杂对TiO2纳米棒阵列的形貌及结构影响,确定了最佳Li掺杂量为9%,并作为光阳极组装染料敏化太阳能电池,利用万能电子表测试电池的开路电压,当Li掺杂量为9%时,电池的开路电压最大为0.299V,较未掺杂提高59%。     

TiO2纳米管的制备及形成机理研究进展

TiO2纳米管具有三维有序纳米管状结构、比表面积大、吸附能力较强,在光催化、环境净化、太阳能电池、气体传感器等领域具有广泛的应用前景。主要综述了近十年来纳米管TiO2的最新研究情况,介绍了纳米管TiO2的制备方法、形成机理以及应用前景。     

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％.     

大小颗粒TiO_2复合制备纳晶薄膜电极及其性能研究

选用大小粒径分别为200nm和21nm的TiO2颗粒,采用刮涂法制备了几种不同条件的TiO2薄膜电极,研究了大小颗粒TiO2的复合方式和质量比对其所组装染料敏化太阳能电池光电性能的影响。应用红外吸收光谱仪和扫描电子显微镜对TiO2薄膜电极进行了表征,在100mW/cm2(AM 1.5G)光照下,测试了电池的光电性能。结果表明:将大颗粒TiO2作为光散射层,且大颗粒TiO2和小颗粒TiO2质量比为1∶3时,所制薄膜不但可以保持纳米粉体高比表面积的优点,同时可以提高对太阳光的散射率,用其组装的电池光电性能最好,转换效率达到2.46%。     

关于我国二氧化钛新品种的深度开发与应用(三)TiO2在催化和颜料领域中的应用

对TiO2 在环境保护、卫生保健、化学合成、太阳能电池、催化剂载体、新型颜料的加工等方面的应用作了综述。     

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.