光伏面板表面亲水性自清洁薄膜的研究

发布时间：2020-09-30 02:23

　　 由于能源和环境危机日益严重,太阳能电池应运而生,随着全球光伏行业的发展,世界上许多地方都建立了太阳能发电站。因为电站主要在室外工作,时间久了光伏面板表面不可避免地会被污染物遮挡,极大地影响了电站的发电效率,造成了巨大的损失。对于这些污染物,如果选择人工清洁,不仅浪费巨大的人力物力,效果却不理想,因此发展光伏面板自清洁技术,显得十分必要。TiO_2因同时具有光致超亲水性和光催化活性,引起了诸多关注。但由于TiO_2折射率高,带隙宽,导致其在可见光区的透过率以及对太阳光的利用率不高,基于此,本文对TiO_2进行了改性研究,主要研究成果如下:(1)采用溶胶凝胶法+浸渍提拉技术在玻璃基底上制备TiO_2薄膜,通过对其进行聚乙二醇(PEG2000)改性,研究了PEG加入量和提拉速率对TiO_2表面形貌、透射光谱和自清洁性能的影响。实验结果表明,随着PEG添加量的增加,薄膜的孔隙率增大,带隙减小,光透过率增大,光催化活性和亲水性能均得到提高,但是过量的PEG会减小薄膜的空隙,从而导致光催化活性和亲水性能降低;提拉速率可以调控薄膜的厚度和微结构,从而实现对薄膜自清洁性能的调控。(2)采用SiO_2对TiO_2薄膜改性,制备了SiO_2-TiO_2复合薄膜,研究了SiO_2添加量对复合薄膜透过率和自清洁性能的影响。研究结果表明,SiO_2与TiO_2进行复合后,薄膜的光透过率提高,适量的SiO_2可以增强TiO_2的光催化活性;随着SiO_2-TiO_2薄膜厚度的增大,光透过率降低,光催化活性和亲水性能提高。(3)采用硅烷偶联剂、PEG、氧化锡锑(ATO)对SiO_2-TiO_2复合薄膜进行掺杂改性,研究了该复合薄膜的透过率和自清洁性能,以及退火温度对该复合薄膜自清洁性能的影响。研究结果表明,添加适量的硅烷偶联剂可以提高SiO_2-TiO_2薄膜的光催化活性,但透过率降低;添加适量的PEG可以得到光透过率和光催化活性都较好的薄膜;添加适量ATO可以提高薄膜的光透过率和光催化活性;随着退火温度的升高,薄膜的透过率随之降低,但光催化活性逐渐增强。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TB383.2;TM615
【部分图文】：

图 2.1 不同 PEG 含量的 TiO2薄膜的 XRD 图谱 观察 TiO2薄膜的表面形貌如图 2.2 所示，由图 2.2 可知，进行改性时，薄膜的表面较为均匀致密，没有明显的孔。当在溶胶中加入 PEG 后，PEG 起到分散剂的作用，使，并开始生成孔隙。继续增加 PEG 添加量，薄膜表面开始TiO2颗粒尺寸分布也开始变得不均匀。当 PEG 的添加量膜表面孔隙的数量和尺寸都变小。这是因为当对 TiO2薄，TiO2薄膜中的 PEG 发生分解，生成二氧化碳和水蒸气孔隙。当溶胶中 PEG 含量较少时，TiO2溶胶粒子和 PEG止了 TiO2粒子发生团聚，薄膜中 TiO2颗粒尺寸就比较小生成的孔隙也较小；当溶胶中 PEG 含量继续增多时，便分解后在薄膜中生成的孔隙也会变大；当 PEG2000 的添，实际上 PEG 与 TiO2溶胶粒子并非完全均匀结合，所增加到某个临界值时，PEG 自身会发生结合，并从溶胶iO结合的 PEG 减少，TiO薄膜中的孔隙数量相应减少

所示，由图2.2可知，当未用PEG

.2 不同 PEG 含量的 TiO2薄膜的 SEM 图。(a) PEG0;(b) PEG1;(c) PEG3;(d AFM 获得 TiO2薄膜样品的表面形貌如图 2.3 所示，TiO2薄膜的 PEG 添加量的增加先增大后减小，未添加 PEG 的薄膜表面粗糙 PEG 添加量增加到 3 g 时，薄膜的表面粗糙度增大到了 9.63 nm PEG 的添加量到 5 g 时，薄膜的表面粗糙度反而降到了 7.07 nm经退火处理后，薄膜中的 PEG 发生分解，在薄膜中生成气孔，T向生长，增加的凸起使得薄膜的表面粗糙度增大，根据对图 2.2 溶胶中加入的 PEG 含量大于一定值时，薄膜中生成的气孔反而会

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本文编号：2830605