CdS量子点敏化ZnO纳米片的制备与光电性质

采用电化学沉积法在透明导电玻璃(FTO)基底上制备氧化锌(ZnO)纳米片,用KOH溶液刻蚀ZnO纳米片,得到多孔纳米片薄膜,再用化学浴沉积法(CBD)使CdS量子点沉积在ZnO纳米片表面,得Cd S敏化的多孔ZnO纳米片薄膜。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、高分辨率透射电子显微镜、电化学工作站研究了复合薄膜的晶体结构、形貌和光电性能。结果表明:KOH溶液刻蚀后的多孔ZnO纳米片光阳极的光电化学转换性能比ZnO纳米片有了明显的提高,光电化学转换效率随着刻蚀时间的延长先增大后减小,刻蚀时间30 min时,样品的光电转换效率提高为原来的7.2倍。多孔ZnO纳米片用Cd S量子点敏化后,Cd S量子点可以紧密、均匀地生长在多孔ZnO纳米片表面,并与ZnO纳米片形成异质结,其光电转换效率均有大幅度的提高,刻蚀60 min时的复合薄膜的光电转换效率最高,为1.176%,为量子点敏化太阳能电池的潜在应用提供实验基础。     

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.     

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%.     

染料敏化太阳能电池的研究进展

染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cells,DSSC）由于工艺简单、价格便宜、转换效率高等优点而受到大量关注。本文介绍了染料敏化太阳能电池的基本结构和工作原理,综述了染料敏化太阳能电池的研究现状,论述了光阳极上半导体薄膜的制备、改性方法;阐述了敏化染料和氧化还原电解质的要求、特点和分类。指出高性能半导体薄膜、光谱响应宽稳定性好的敏化染料以及高效全固态电解质的研发与应用是今后的主要研究方向。     

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。     

染料敏化太阳能电池丝网印刷浆料中有机造孔剂对电池性能的影响

本文采用丝网印刷工艺制备染料敏化太阳能电池的氧化钛多孔薄膜,并将其组装成电池器件.主要研究了丝网印刷浆料中造孔剂-乙基纤维素和松油醇的含量对氧化钛薄膜光电性能的影响.光电性能测试和扫描电镜结果显示,当乙基纤维素N50和N10的比例为1:0、松油醇的含量为75%时,薄膜的结构和光电转换性能结果最优,单层光电转换效率从0.84%提升到1.23%.     

纳米二氧化钛的水热法制备及在染料敏化太阳能电池中的应用

分别在盐酸和冰醋酸溶液中水解钛酸四正丁酯，得到前驱体，通过水热法制备锐钛矿型二氧化钛纳米晶体．以纳米二氧化钛为电子传输体组装染料敏化电池。通过XRD、ICP、DRS、TEM、SEM和电池的光电性能测试，研究制备的二氧化钛对电池光电性能的影响．结果表明，水热反应温度对染料敏化太阳能电池光电性能有较大影响，在有机酸介质中制备的二氧化钛具有较高的光电转换效率．     

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.     

ZnO材料的制备及其在染料敏化电池上的应用研究

分别以不同质量的生物分子牛血清蛋白为模板剂,制备了不同大小粒径的ZnO半导体材料,并将其用作染料敏化太阳能电池的光阳极材料。结果发现,大颗粒(粒径为600 nm)的光电效率为0.473%,低于小颗粒(粒径为100 nm)的0.645%的光电效率。研究发现,粒径大小对ZnO染料敏化电池的短路电流密度有较大的影响,粒径越大,短路电流密度越小。随着牛血清蛋白量的增加,ZnO纳米粒子的粒径逐渐增大,短路电流密度依次减小。当牛血清蛋白加入量为0.05 g时,ZnO基DSSC的光电转换效率最高。     

染料敏化太阳能电池固态电解质的研究进展

染料敏化太阳能电池,因具有原材料价格低廉、制作工艺简单、光电转换效率高等优点,成为最具市场潜力的太阳能电池之一。电解质作为染料敏化太阳能电站的重要组成部分,担负着还原染料、运输载流子完成电池内部循环的作用。染料敏化太阳能电池的实用化及产业化需求,要求设计、制备高性能的固态染料敏化太阳能电池。介绍了染料敏化太阳能电池的基本机构和工作原理,阐述了国内外的研究发展现状,展望了发展前景。     

ZnO/SnO2复合膜敏化太阳电池的研究

采用溶胶-水热法制备了平均径拉为30nmZnO/SnO2复合胜,利用XRD,SEM对其晶相组成及表面形貌进行了表征.以N3染料作为光敏化剂,制备了染料敏化ZnO/SnO2复合膜太阳电池,光电测试结果表明:模拟太阳光下(100mW·cm-2),当物质的量比为nZnO:nSoO2-2时,其开路电压620mV,短路电流14.53mA/cm2,填充因子0.583,总光电转化效率为5.25%.并分析了膜结构及组成对光电性能的影响.     

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。     

方酸染料在染料敏化太阳能电池及氰离子检测中的应用研究

染料敏化纳米晶二氧化钛太阳能电池制备简单、成本低、光电转换效率高，已成为当前光电转换器件研究的热点之一．但目前还有许多制约染料敏化太阳能电池光电转换效率的问题有待解决．基于目前染料敏化太阳能电池在长波区采光不足的问题，本论文深入研究了在红光区域具有强吸光能力的方酸类染料在染料敏化太阳能电池中的应用，重点考察了方酸染料的结构对其光电转换性质的影响，并开辟了一种协同敏化新技术，还利用方酸染料的β-环糊精包合物实现了水溶液中氰根离子的高选择性检测．具体研究结果如下：     

ZnO基柔性染料敏化太阳能电池的研究

采用化学浴沉积法制备Zn O光阳极薄膜,并将所制备光阳极膜组装成柔性染料敏化太阳能电池。主要研究了沉淀剂的种类和沉淀剂的浓度对所形成的薄膜和电池性能的影响。采用XRD和SEM分别对薄膜的物相组成和显微形貌进行了表征。采用I-V测试系统对电池的光电性能进行测试。研究结果表明:沉积温度为80℃,六次甲基四胺(HMT)的浓度为0.30 M,硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)浓度为0.1 M时,制备Zn O薄膜光电性能较好,所组装的柔性染料敏化太阳能电池的开路电压为0.60V,短路电流为2.57 m A·cm-2,填充因子为0.72,效率为1.13%。     

TiO2半导体薄膜电极的光电转换性能研究

介绍了TiO2半导体薄膜电极的光电转换原理,综述了近年来通过染料敏化、窄半导体敏化、过渡金属离子掺杂敏化、有机染料和无机半导体复合敏化以及在TiO2半导体表面沉积贵金属等提高TiO2薄膜电极光电转换效率的方法,并对其原理进行解释和说明。     

纳米线/模板共构染料敏化二氧化钛太阳电池的制备

以清洁、制备过程简单、成本低廉的阴极电弧离子镀在低温成长染料敏化二氧化钛太阳能电池的二氧化钛模板,从模板上利用水热法生长出二氧化钛纳米线,形成理想的染料敏化太阳电池异质接面,具有高比表面积并利于染料的吸收,从而提升电池效率.最后加以封装成ITO glass/AIP-TiO2/[TiO2-nanowire(N3 dye)]/I2 LiI electrolyte/Pt/ITO glass太阳能电池组件,探讨了其微观结构对染料敏化二氧化钛太阳能电池光电转换效率的影响.     

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%。     

染料敏化纳米薄膜太阳能电池

本文综述了近几年来染料敏化纳米薄膜太阳能电池的研究进展。简要介绍了染料敏化纳米晶太阳能电池的结构和工作原理,重点介绍了电池各组成部分的最新研究成果及现状,包括纳米薄膜、电解质体系、染料敏化剂、对电极和上转换发光层。其中,电解质体系部分主要介绍了高分子聚合物凝胶电解质和导电高分子聚合物固态电解质的研究进展。最后讨论了当前研究中存在的问题,并提出了提高电池光电转换效率的设想与对策,对未来的发展方向进行了展望。     

三维有序大/介孔TiO2反opal光阳极制备及光电性能

通过添加不同含量的造孔剂聚乙二醇2000（PEG2000）,在二氧化钛反蛋白石结构（TiO₂反opal）光阳极骨架结构中引入介孔结构,制备出了三维有序大/介孔TiO₂反opal光阳极。用SEM和TEM表征了该光阳极的表面形貌,应用紫外可见光谱表征了其染料吸附-脱附性能,测试了基于该光阳极结构的染料敏化太阳能电池的光电转换特性和阻抗特性。结果表明,介孔结构的引入使TiO₂反opal光阳极染料吸附能力增强,组装为染料敏化太阳能电池（DSSCs）后光电转换效率提高,电池交流阻抗降低。同时,随着PEG2000含量的增加,光电转换性能呈现先增加后减小的趋势,这可能来源于过量的PEG2000可造成宏孔骨架结构的破坏。     

联噻吩型光敏染料的研究进展

简要介绍了染料敏化太阳能电池的研究现状及染料敏化太阳能电池的结构、工作原理.重点将近10年来应用于染料敏化太阳能电池中的,以联噻吩作为π共轭体系的D-π-A型有机染料进行了总结,评述了它们的光电转换性能.同时,总结了将联噻吩基团引入到钌配合物染料中,对电池性能的影响.为设计合成具有高光电转换效率的染料提供了参考.介绍了联噻吩型染料重要中间体的合成方法.