类钙钛矿相氧化物/石墨烯复合材料和类石墨烯材料MXene在光电转换方面的研究
发布时间：2022-01-23 07:21
随着化石燃料能源储量的日益减少,人类社会迫切需要寻找替代能源来满足不断增长的能源需求。替代能源必须是高效的、成本合算的、环境友好的,在这种情况下,利用太阳能成为一个非常有吸引力的主张。光电转换技术是实现太阳能转化的主要技术之一,染料敏化太阳能电池和半导体光催化则是光电转换的两种重要途径。本论文第一大部分在实验上制备了两种类钙钛矿相氧化物/石墨烯复合材料并用作染料敏化太阳能电池对电极,且研究了它们在I-/I3-体系中的电催化性能。第二大部分在理论上运用密度泛函理论,计算了一类新型类石墨烯材料Sc2C MXene的半导体性质,并分析了其在可见光光催化方面应用的可能性。本论文主要研究内容如下:（1）通过溶胶-凝胶自燃烧法成功制备了类钙钛矿相La0.65Sr0.35Mn03（LSMO）纳米颗粒与石墨烯（RGO）的复合材料（LSMO@RGO）。由于LSMO纳米粒子和RGO纳米片之间的积极协同作用,LSMO@RGO纳米复合材料对于还原三价碘I3-表现出优异的电催化性能。结果,用LSMO@RGO纳米复合材料作为对电极的染料敏化太阳能电池（DSSC）光电转换效率为6.57%,远高于纯的LSMO对电极（...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＤＳＳＣ的结构及运行示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＤＳＳＣ??
这些敏化剂的效率取决于它们的稳定性、光特性、电子喷射特性以及金属??氧化物的锚定能力。目前最有效的染料敏化太阳能电池所用的染料是钌基有机金??属敏化剂（如Ｎ３，?Ｎ７１９，黑色染料等），如图１．２所示。在标准的全球空气质量??１．５（ＡＭ１．５）照明条件下，其功率转换效率达到了?１〇－丨１％【１８－２２］。??ＴＯＯＨ?＾ＯＯ?ＴＢＡ?ＴＢＡ＋?－ＯＯＣ??Ｈ〇ｏｃ＇ｒｒｆ?＾?ｈ＾ｙＶｔ?ｋ＾ｓ?－Ｋ／??．、＇，Ｎ?、夕．、ｆＬ，‘、?ＴＢＡ＾－ＣＸＫ：—４?Ｎ—Ｒｕ＾Ｎ＝Ｃ＝Ｓ??ＨＯＯＣ’１＾１＾〕?、、Ｓ??、丫’?、ｆ’?ＴＢＡ＋?－〇〇Ｃ??ＣＯＯＨ?ＣＯＯ?ＴＢＡ４＂??、、?Ｎ７１９?Ｂｌａｃｋ?ｄｙｅ??图１．２常用敏化剂Ｎ３、Ｎ７１９、黑色染料的分子结构??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆＮ３，?Ｎ７１９?ａｎｄ?Ｂｌａｃｋ?ｄｙｅ??对电极。通常，将沉积在透明导电氧化物衬底上的薄铂层用作染料敏化太阳??能电池的对电极。由于铂价格昂贵，研究工作正在寻找替代铂的方法１２３－２６］。ｃｈａ??等报道了具有密集的碳纳米管（ＣＮＴ）微球填料作为染料敏化太阳能电池应用的??对电极［２７１。研宄指出，基于ＣＮＴ微球的对电极（具有超过７０％的透明度），比由??Ｐｔ纳米颗粒组成的对电极多８０％的转换效率。Ｒａｍａｓａｍｙ等人报道了使用大孔径??中孔碳对电极
Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＤＳＳＣ??通过染料敏化太阳能电池的物理模型可以更好的解释每一过程是如何与电??池丨－Ｖ关系相关的。通常染料敏化太阳能电池的Ｉ－Ｖ关系可以等效为如图１．．４的??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Electrochemical reduction of graphene oxide films:Preparation,characterization and their electrochemical properties[J]. ZHANG Xiong,ZHANG DaCheng,CHEN Yao,SUN XianZhong & MA YanWei Institute of Electrical Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[2]A new type counter electrode for dye-sensitized solar cells[J]. JI WeiWei1, CAI Ning1, ZHAO Ying1, ZHANG XiaoDan1, SUN Jian1, WEI ChangChun1, YUAN CunDa1,2, LI Yuan1,2, SU Yan1,2 & XIONG ShaoZhen1 1 Institute of Photo-Electronic Thin Film Devices and Technology, Nankai University, Tianjin 300071, China; 2 Micro-Electronics and Solid State Electronics Department, Hebei Industry University, Tianjin 300130, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2009(07)
本文编号：3603880
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＤＳＳＣ的结构及运行示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ａｎｄ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＤＳＳＣ??
这些敏化剂的效率取决于它们的稳定性、光特性、电子喷射特性以及金属??氧化物的锚定能力。目前最有效的染料敏化太阳能电池所用的染料是钌基有机金??属敏化剂（如Ｎ３，?Ｎ７１９，黑色染料等），如图１．２所示。在标准的全球空气质量??１．５（ＡＭ１．５）照明条件下，其功率转换效率达到了?１〇－丨１％【１８－２２］。??ＴＯＯＨ?＾ＯＯ?ＴＢＡ?ＴＢＡ＋?－ＯＯＣ??Ｈ〇ｏｃ＇ｒｒｆ?＾?ｈ＾ｙＶｔ?ｋ＾ｓ?－Ｋ／??．、＇，Ｎ?、夕．、ｆＬ，‘、?ＴＢＡ＾－ＣＸＫ：—４?Ｎ—Ｒｕ＾Ｎ＝Ｃ＝Ｓ??ＨＯＯＣ’１＾１＾〕?、、Ｓ??、丫’?、ｆ’?ＴＢＡ＋?－〇〇Ｃ??ＣＯＯＨ?ＣＯＯ?ＴＢＡ４＂??、、?Ｎ７１９?Ｂｌａｃｋ?ｄｙｅ??图１．２常用敏化剂Ｎ３、Ｎ７１９、黑色染料的分子结构??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆＮ３，?Ｎ７１９?ａｎｄ?Ｂｌａｃｋ?ｄｙｅ??对电极。通常，将沉积在透明导电氧化物衬底上的薄铂层用作染料敏化太阳??能电池的对电极。由于铂价格昂贵，研究工作正在寻找替代铂的方法１２３－２６］。ｃｈａ??等报道了具有密集的碳纳米管（ＣＮＴ）微球填料作为染料敏化太阳能电池应用的??对电极［２７１。研宄指出，基于ＣＮＴ微球的对电极（具有超过７０％的透明度），比由??Ｐｔ纳米颗粒组成的对电极多８０％的转换效率。Ｒａｍａｓａｍｙ等人报道了使用大孔径??中孔碳对电极
Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＤＳＳＣ??通过染料敏化太阳能电池的物理模型可以更好的解释每一过程是如何与电??池丨－Ｖ关系相关的。通常染料敏化太阳能电池的Ｉ－Ｖ关系可以等效为如图１．．４的??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Electrochemical reduction of graphene oxide films:Preparation,characterization and their electrochemical properties[J]. ZHANG Xiong,ZHANG DaCheng,CHEN Yao,SUN XianZhong & MA YanWei Institute of Electrical Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China. Chinese Science Bulletin. 2012(23)
[2]A new type counter electrode for dye-sensitized solar cells[J]. JI WeiWei1, CAI Ning1, ZHAO Ying1, ZHANG XiaoDan1, SUN Jian1, WEI ChangChun1, YUAN CunDa1,2, LI Yuan1,2, SU Yan1,2 & XIONG ShaoZhen1 1 Institute of Photo-Electronic Thin Film Devices and Technology, Nankai University, Tianjin 300071, China; 2 Micro-Electronics and Solid State Electronics Department, Hebei Industry University, Tianjin 300130, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2009(07)
本文编号：3603880
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