量子点敏化太阳能电池二氧化钛基光阳极制备及性能研究

发布时间：2021-02-10 01:58

　　随着人类社会和科学技术的不断发展,能源危机和环境污染成为了全球面临的两个最严峻的问题,研究和开发环保可再生的新能源成为了一种必然趋势。太阳能由于储量大、普遍、清洁可再生等等优点而成为最具开发潜力的新能源之一。做为第三代太阳能电池,量子点敏化太阳能电池（QDSSC）由于具有多激子效应、小带效应、禁带宽度随尺寸可调节效应,理论上具有极高的光电转换效率而备受关注。但是,由于量子点有效负载率低,电子传输阻力大,严重的界面电荷复合,吸波范围窄等等因素的影响,QDSSC的光电转换效率目前远远落后于传统的硅基太阳能电池和最新的钙钛矿太阳能电池。因此本文以提高量子点有效负载率、提高光生电子传输效率、拓宽光阳极吸波范围、提高可见光吸收强度、改善界面为目标,设计并实现了多孔二氧化钛（TiO₂）纳米颗粒薄膜,TiO₂纳米颗粒/纳米片复合结构薄膜,上转换纳米粒子/TiO₂纳米颗粒复合结构薄膜,金（Au）纳米粒子修饰TiO₂纳米棒阵列复合结构薄膜并应用于QDSSC光阳极。详细的研究了这几种结构对太阳能电池性能的影响。主要研究... 

【文章来源】：长春工业大学吉林省

【文章页数】：128 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 太阳能电池的发展历史与分类
    1.3 QDSSC的结构以及原理
        1.3.1 QDSSC的工作原理
        1.3.2 QDSSC的结构
        1.3.3 对电极
        1.3.4 电解质
        1.3.5 半导体量子点
        1.3.6 导电玻璃基底
        1.3.7 宽带系氧化物骨架结构
    1.4 本论文的主要学术思想和研究内容
第2章 实验试剂和仪器
    2.1 实验试剂
    2.2 实验设备
    2.3 测试方法
        2.3.1 X射线衍射（XRD）
        2.3.2 场发射扫描电子显微镜（FESEM）
        2.3.3 透射电子显微镜（TEM）
        2.3.4 电池性能测试（J-V，IPCE）
2薄膜光阳极">第3章 CNP模板辅助制备介孔TiO₂薄膜光阳极
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 CNPs的合成
2介孔薄膜">        3.2.2 CNPs模板制备TiO₂介孔薄膜
2介孔薄膜的制备">        3.2.3 CdSe-CdS共敏化TiO₂介孔薄膜的制备
        3.2.4 QDSSC的组装
    3.3 结果与讨论
2介孔薄膜形貌的影响">        3.3.1 CNPs模板掺入量对TiO₂介孔薄膜形貌的影响
        3.3.2 CNPs模板的形貌表征
2薄膜的物相分析">        3.3.3 CNPs模板辅助介孔TiO₂薄膜的物相分析
2薄膜的比表面积和孔径分布分析">        3.3.4 介孔TiO₂薄膜的比表面积和孔径分布分析
2介孔薄膜制备的QDSSC的光电性能研究">        3.3.5 TiO₂介孔薄膜制备的QDSSC的光电性能研究
2介孔薄膜制备的QDSSC的IPCE研究">        3.3.6 TiO₂介孔薄膜制备的QDSSC的IPCE研究
2介孔薄膜漫反射性能的影响">        3.3.7 CNPs模板掺入量对TiO₂介孔薄膜漫反射性能的影响
2介孔薄膜制备的光阳极的UV-visible吸收表征">        3.3.8 TiO₂介孔薄膜制备的光阳极的UV-visible吸收表征
2介孔薄膜制备的QDSSC的交流阻抗分析">        3.3.9 TiO₂介孔薄膜制备的QDSSC的交流阻抗分析
        3.3.10 QDSSC光阳极结构及机理分析
    3.4 本章小结
2纳米颗粒/纳米片（NS）复合结构光阳极性能研究">第4章 TiO₂纳米颗粒/纳米片（NS）复合结构光阳极性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
2 NS的合成">        4.2.1 TiO₂ NS的合成
2纳米颗粒NS复合结构薄膜的制备">        4.2.2 TiO₂纳米颗粒NS复合结构薄膜的制备
        4.2.3 电池的组装
    4.3 结果与讨论
2纳米颗粒NS复合结构薄膜的形貌表征">        4.3.1 TiO₂纳米颗粒NS复合结构薄膜的形貌表征
        4.3.2 复合结构薄膜的XRD、比表面积分析
        4.3.3 复合结构薄膜制备光阳极的光学性能测试
        4.3.4 QDSSC的光电和电化学性能分析
2纳米颗粒薄膜光阳极结构与原理分析">        4.3.5 NS与TiO₂纳米颗粒薄膜光阳极结构与原理分析
    4.4 本章小结
4:Yb³⁺,Ho³⁺,Fe³⁺@SiO₂@Au在QDSSC中的应用">第5章 NaYF₄:Yb³⁺,Ho³⁺,Fe³⁺@SiO₂@Au在QDSSC中的应用
    5.1 引言
    5.2 实验部分
4:Yb³⁺,Ho³⁺,Fe³⁺@SiO₂@Au纳米颗粒的制备">        5.2.1 NaYF₄:Yb³⁺,Ho³⁺,Fe³⁺@SiO₂@Au纳米颗粒的制备
4:Yb³⁺,Ho³⁺,Fe³⁺@SiO₂@Au和TiO₂复合薄膜的制备">        5.2.2 NaYF₄:Yb³⁺,Ho³⁺,Fe³⁺@SiO₂@Au和TiO₂复合薄膜的制备
        5.2.3 QDSSC的组装
    5.3 结果与讨论
4:Yb³⁺,Ho³⁺,Fe³⁺@SiO₂@Au的形貌表征">        5.3.1 NaYF₄:Yb³⁺,Ho³⁺,Fe³⁺@SiO₂@Au的形貌表征
        5.3.2 上转换纳米粒子的光致发光性能研究
        5.3.3 上转换纳米粒子FDTD模拟分析
        5.3.4 上转换纳米粒子晶相研究
        5.3.5 NSA掺入量对复合薄膜比表面积的影响
        5.3.6 复合薄膜的形貌和元素分析
        5.3.7 复合薄膜QDSSC的光学和电化学性能研究
        5.3.8 QDSSC的光电和电化学性能分析
        5.3.9 QDSSC光电性能提高的原理分析
    5.4 本章小结
2纳米棒阵列QDSSC的制备与性能研究">第6章 Au纳米颗粒修饰TiO₂纳米棒阵列QDSSC的制备与性能研究
    6.1 引言
    6.2 实验部分
2纳米棒阵列的制备">        6.2.1 FTO负载TiO₂纳米棒阵列的制备
2纳米棒阵列">        6.2.2 Au纳米颗粒修饰TiO₂纳米棒阵列
        6.2.3 CdS量子点沉积
2纳米棒阵列QDSSC的制备">        6.2.4 Au纳米颗粒修饰TiO₂纳米棒阵列QDSSC的制备
    6.3 结果与讨论
2纳米棒阵列的SEM表征">        6.3.1 CdS敏化Au纳米颗粒修饰TiO₂纳米棒阵列的SEM表征
2纳米棒阵列的TEM表征">        6.3.2 CdS敏化Au纳米颗粒修饰TiO₂纳米棒阵列的TEM表征
2纳米棒阵列的XRD分析">        6.3.3 Au纳米颗粒修饰TiO₂纳米棒阵列的XRD分析
2纳米棒阵列的XPS分析">        6.3.4 CdS敏化Au纳米颗粒修饰TiO₂纳米棒阵列的XPS分析
        6.3.5 不同光阳极的UV-vis吸收表征
        6.3.6 QDSSC的光伏特性分析
        6.3.7 QDSSC的电化学性能分析
        6.3.8 QDSSC光电性能提高的机理分析
    6.4 本章小结
第7章 结论
    7.1 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读博士学位期间研究成果



本文编号：3026598