染料敏化太阳电池中TiO2有序膜的制备及应用

探讨了一种简便的制备二氧化钛有序薄膜的方法及其在染料敏化太阳电池中的应用。用合成的聚苯乙烯悬浮液,采取垂直自然沉积法和水平自然沉积法得到了聚苯乙烯胶体晶体;以垂直自然沉积法得到的聚苯乙烯胶体晶体为模板制备了纳米二氧化钛有序薄膜;用所制得的二氧化钛有序膜组装成染料敏化太阳电池,在模拟日光下进行了光电性能测试,开路电压为0.780V,短路电流密度为0.612mA/cm2。此外,还对胶体晶体模板和二氧化钛有序膜的微观结构进行表征和讨论。     

紫外处理低温烧结柔性TiO2薄膜电极的性能研究

采用HNO3水溶液分散P25制得了TiO2/NO3-粉末,并将TiO2/NO3-.粉末和聚乙二醇(PEG)水溶液混合配制成室温涂膜浆体,紫外处理低温烧结涂敷的TiO2薄膜,以获得柔性染料敏化太阳电池的TiO2薄膜电极.用傅立叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)、紫外可见光仪(LNSP)、场发射扫描电镜(FESEM)对TiO2薄膜电极进行表征,同时,测试了电极组装电池的光电性能.结果表明:TiO2薄膜电极是一种多孔结构,其经过紫外处理后有机物完全去除,吸光度增大;TiO2薄膜电极经过紫外处理后组装的柔性染料敏化太阳电池,其短路电流和开路电压都有所提高,其光电转换效率提高到1.28%.     

陶瓷衬底上薄膜电池的初步探索

采用快速热化学气相沉积方法在氧化铝和氮化铝陶瓷衬底上制备多晶硅薄膜及太阳电池。多晶硅薄膜的晶粒尺寸在经过区再结晶后增大且霍尔迁移率提高,但随后的薄膜生长发现薄膜出现裂纹,影响了电池的效率,在Al_2O_3衬底上得到196mV开路电压,1．93mA短路电流；在AIN衬底上得到310mV开路电压,5．31mA短路电流。     

ZnWO4薄膜的制备及其在染料敏化太阳电池中的光电性能

采用浸渍-提拉法制备ZnWO_4薄膜,研究其在染料敏化太阳电池(DSSCs)中的光电性能。使用XRD、SEM、UV-vis、EIS及I-V对Zn WO4薄膜的结构及光电性能进行表征。结果表明:制备的ZnWO_4薄膜具有较好的结晶性能,属黑钨矿型结构;薄膜颗粒均匀;为直接带隙半导体材料,带隙为2.85eV;由ZnWO_4薄膜组装的DSSCs的短路电流密度、开路电压及光电转换效率的值分别为0.15mA/cm~2、627mV及0.038%。     

染料敏化太阳电池中电子传输性能

通过检测染料敏化TiO2纳米晶太阳电池中TiO2膜厚度和入射光的强度对电池光电转换性能的影响来研究电池中电子的传输性能。结果表明：TiO2膜厚度和入射光强度对电池性能有很大的影响。当TiO2膜厚度增大时，电池的短路电流(Isc)加大，而填充因子(ff)下降，开路电压(Voc)先上升后下降，电池的单色光光电转化效率(IPCE)增大；当光强度加大时，电池的短路电流和开路电压均增加，但是电池的填充因子降低。并用UV-Vis等手段表征了染料RuL2(SCN)2。     

纳米晶TiO_2光阳极修饰及光电子复合效应

对染料敏化纳米晶TiO_2薄膜太阳电池的光阳极进行了不同方法的TiCl_4修饰处理,测量了各种修饰处理下的TiO_2太阳电池的光电转换性能。通过准分子脉冲激光(λ=248nm)和氙灯辐照下的开路光电压V_∝随时间的衰减关系,分别研究了单色脉冲和多色连续光激发下的染料敏化TiO_2太阳电池的光电子复合效应,从中明确了TiCl_4修饰对染料敏化TiO_2太阳电池暗电流的调制所起的重要作用。     

酞菁和N3染料协同敏化对纳米TiO2薄膜光电池性能的影响

采用酞菁染料和N3染料共同对纳米TiO2薄膜进行光敏化处理,并将染色后的纳米TiO2薄膜组装成光电池。用场发射SEM、XRD对制备的纳米TiO2薄膜进行表征,用UV-Vis紫外可见光仪对染色处理后的纳米TiO2薄膜的吸光度进行测量。实验数据表明,与N3染料相比,经两种染料共同敏化后的纳米TiO2薄膜可增加对波长大于570 nm以上光能量的吸收,但这种薄膜对模拟太阳光主波长范围内的光吸收下降了,因而造成两种染料组合敏化电池的短路光电流密度下降了4.73mA/cm2,开路电压减少了60mV。     

太阳电池Ⅰ-Ⅴ测试仪校准实质的研究

测试分析了不同辐照、不同温度下太阳电池的短路电流、开路电压和功率的变化,比较了采用短路电流和功率校准后太阳电池电性能的测量结果,得到太阳电池Ⅰ-Ⅴ测试的校准实质.     

太阳电池内部电阻对其输出特性影响的仿真

通过对太阳电池的等效电路进行分析,建立了太阳电池的计算机仿真模型,定量地模拟了在一定光照下太阳电池内部的等效并联电阻及串联电阻对其伏安特性、开路电压、短路电流及填充因子的影响的程度。仿真结果表明：等效并联电阻产生的漏电流会影响太阳电池的反向特性和正向小偏压特性,且并联电阻影响其开路电压,但对短路电流基本没有影响；等效串联电阻会影响太阳电池的正向伏安特性和短路电流,而对开路电压没有影响；另外,并联电阻的减小和串联电阻的增大都会使太阳电池的填充因子和光电转换效率降低。仿真结果与实际测量的数据取得了相一致的结论。     

PVP对染料敏化太阳电池特性的影响

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为成膜剂,采用刮涂的方法制备染料敏化太阳电池光阳极中的TiO2薄膜.将一定量的PVP溶解到无水乙醇中与0.5g P25以及其它有机小分子物质混合,搅拌均匀后研磨制成TiO2胶体,将其均匀涂覆在导电玻璃上(膜厚度约为14μm),经过450℃烧结后浸附染料,制成TiO2光阳极.研究发现:当其它条件不变时,改变PVP用量会明显影响短路电流密度、开路电压、填充因子,进而影响光电转换效率.在其它条件固定不变的情况下,最后得出最优的PVP加入量为0.30g,电池的光电转换效率可达到6.37%.