TiO 2 /MWCNTs-ZnO纳米复合光阳极的制备及光电性能研究

发布时间：2022-02-20 08:30

　　光阳极作为染料敏化太阳能电池（DSSC）的重要部分,起着吸附染料、传输电子的作用,对电池的性能有着很大的影响。目前,TiO₂是应用最广泛的光阳极材料,通过对TiO₂材料进行复合优化,电池的性能取得了一定的进展,但其实际转换效率还很低。本文分别制备了TiO₂/多壁碳纳米管（MWCNTs）复合光阳极和TiO₂/MWCNTs-Zn O复合光阳极以增加电子传输速率、降低电子复合率,并探究各参数对复合薄膜及所组装的DSSC性能的影响。具体内容如下:采用溶胶-凝胶水热法和电流体动力学技术（EHD）制备了TiO₂/MWCNTs复合薄膜。利用SEM、TEM、UV-vis和EIS等表征方法对薄膜进行分析,发现MWCNTs的加入促进了薄膜介孔结构的形成,增加了薄膜的染料吸附以及电解质的渗透,MWCNTs良好的电子传输特性加快了TiO₂/MWCNTs复合薄膜中电子的传输,降低了电子的复合几率。基于CNT-0.12（0.12 wt.%）复合光阳极的DSSC获得了6.21%的转换效... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景
    1.2 染料敏化太阳能电池简介
        1.2.1 染料敏化太阳能电池的结构
        1.2.2 染料敏化太阳能电池的工作原理
    1.3 DSSC光阳极的发展现状
        1.3.1 TiO_2光阳极材料
        1.3.2 碳材料在光阳极中的应用
    1.4 论文选题的目的及研究内容
        1.4.1 论文选题的目的
        1.4.2 论文研究内容
第2章 实验材料与研究方法
    2.1 实验原料与仪器设备
        2.1.1 主要原料
        2.1.2 主要仪器与设备
    2.2 TiO_2/MWCNTs复合光阳极的制备
    2.3 不同浸渍时间的TiO_2/MWCNTs-ZnO复合光阳极的制备
    2.4 不同厚度的TiO_2/MWCNTs-ZnO复合光阳极的制备
    2.5 电解质的制备
    2.6 电池的组装
    2.7 表征方法
        2.7.1 X射线衍射(XRD)
        2.7.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.7.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.7.4 拉曼光谱(Raman)
        2.7.5 能量色散X射线谱(EDS)
        2.7.6 光致发光谱(PL)
        2.7.7 紫外-可见吸收光谱分析(UV-vis)
        2.7.8 染料吸附量的测试
        2.7.9 电化学阻抗(EIS)测试
        2.7.10 DSSC的光电性能测试
    2.8 本章小结
第3章 TiO_2/MWCNTs复合光阳极的表征及性能研究
    3.1 引言
    3.2 TiO_2/MWCNTs复合薄膜的结构和性能分析
        3.2.1 TiO_2/MWCNTs复合薄膜的XRD分析
        3.2.2 TiO_2/MWCNTs复合薄膜的形貌分析
        3.2.3 TiO_2/MWCNTs复合薄膜拉曼光谱分析
        3.2.4 TiO_2/MWCNTs复合薄膜的UV-vis表征
        3.2.5 TiO_2/MWCNTs复合薄膜的PL分析
        3.2.6 TiO_2/MWCNTs复合光阳极的EIS分析
        3.2.7 TiO_2/MWCNTs复合光阳极的J-V曲线分析
    3.3 本章小结
第4章 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合光阳极光电性能研究
    4.1 引言
    4.2 浸渍时间对TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜结构和性能的影响
        4.2.1 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的XRD分析
        4.2.2 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的形貌分析
        4.2.3 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的EDS分析
        4.2.4 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的TEM分析
        4.2.5 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的UV-vis分析
        4.2.6 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的PL分析
        4.2.7 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的EIS分析
        4.2.8 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的J-V分析
    4.3 厚度对TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的结构和性能影响
        4.3.1 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的形貌分析
        4.3.2 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的UV-vis分析
        4.3.3 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的PL分析
        4.3.4 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的EIS分析
        4.3.5 TiO_2/MWCNTs-ZnO复合薄膜的J-V曲线分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及获奖情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能的开发与现状[J]. 范竣溢,王海洋.  电脑知识与技术. 2019(10)
[2]Preparation and performance of dye-sensitized solar cells based on ZnO-modified TiO2 electrodes[J]. Sheng-jun Li 1,2),Yuan Lin 2),Wei-wei Tan 2),Jing-bo Zhang 2),Xiao-wen Zhou 2),Jin-mao Chen 2),and Zeng Chen 1) 1) College of Physics and Electrics,He’nan University,Kaifeng 475004,China 2) Beijing National Laboratory for Molecular Sciences,Key Laboratory of Photochemistry,Institute of Chemistry,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100080,China.  International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2010(01)



本文编号：3634661