纳米TiO 2 表面染料分子电解吸附特性研究
发布时间：2021-11-26 02:48
染料敏化太阳电池（DSSC）自问世以来,一直是新能源领域研究的热点。器件内部染料敏化薄膜是DSSC在光电转化过程中的核心部件,而薄膜表面染料吸附量是影响敏化薄膜性能的关键因素。传统的测量或控制染料吸附量的方法是用解吸附液冲洗或浸泡敏化薄膜,通过控制解吸附液的浓度、浸泡时间等条件间接控制解吸附过程,难以精确地干预染料解吸附速率。长期稳定性差是阻碍DSSC市场化一个重要因素,大量研究结果都将DSSC的不稳定指向了Dyed-TiO2/EL界面,但是尚未有定论。基于此,本论文开展了电场作用下纳米多孔TiO2薄膜表面多吡啶钌染料分子解吸附动力学、电解吸附机理、定量解吸附染料研究,以及基于电解吸附技术重构Dyed-TiO2/EL界面对于电池稳定性和延长电池寿命的研究。首先,探究了不同外加电势、薄膜厚度以及解吸附液浓度等条件对电解吸附染料特性的影响,结果表明电解吸附是一种精确、可直接控制薄膜上染料吸附量的有效手段;根据Langmiur等温吸附理论和准一级反应动力学方程得到了-0.6 V电势作用下染料解吸附速率kd...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
染料敏化太阳电池结构图
南昌航空大学硕士学位论文 第一章 绪论DSSC 的光电转换效率 由短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）和填充因子（FF）综合决定，如式（1-1）： = × = × × （1-1）式中，Sactive为器件有效面积，Pin为单位面积输入光功率。图 1-2 为 DSSC 器件基于二极管的等效电路模型，其伏安特性可由如下公式（1-2）描述：C3C1I
南昌航空大学硕士学位论文 第一章 绪论需要吸附染料进行敏化来拓宽光谱吸收范围，提高对光的利用率。入射光只有被染料敏化剂吸收并注入电子到半导体导带中才能转化为光电子，因此染料敏化剂作为DSSC的关键组成部分，其吸收入射光子的能力、转化光电子的能力、与TiO2的配合能力等直接影响着DSSC的光电性能[6]。目前应用最为广泛的染料敏化剂为多吡啶钌类敏化剂，包括羧酸多吡啶钌、膦酸多吡啶钌和多核联吡啶钌三种。羧酸多吡啶钌类敏化剂，吸附基团为平面结构，电子可以迅速注入TiO2导带中，优于以膦酸作为吸附基团，其中心膦原子sp3杂化，为非平面结构，不能和多吡啶平面很好地共轭，电子激发态寿命较短，不利于电子注入；以及优于体积较大，难以进入纳米TiO2孔洞，从而限制吸光效率的的多核联吡啶钌类敏化剂。N3、N719和黑染料为性能优异的羧酸多吡啶钌类敏化剂代表[7,8]，其分子结构式如图1-3。(c)
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土上下转换材料在染料敏化太阳能电池中的应用[J]. 郭海永,赵丽,王世敏,董兵海,吴亚丹,夏思. 功能材料. 2017(06)
[2]柔性染料敏化太阳能电池TiO2光阳极的制备[J]. 陈蔚,刘阳桥,罗建强,靳喜海,孙静,高濂. 无机材料学报. 2014(06)
博士论文
[1]染料敏化太阳能电池TiO2光阳极的微纳结构设计与界面调控[D]. 赵培陆.吉林大学 2017
[2]二氧化钛纳米片基染料敏化太阳能电池的制备[D]. 范佳杰.武汉理工大学 2012
硕士论文
[1]染料敏化太阳电池“成熟期”内固/液界面过程研究[D]. 梁忠冠.南昌航空大学 2015
[2]染料敏化太阳电池（DSSC）光阳极的研究[D]. 陈东坡.河北工业大学 2011
本文编号：3519262
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
染料敏化太阳电池结构图
南昌航空大学硕士学位论文 第一章 绪论DSSC 的光电转换效率 由短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）和填充因子（FF）综合决定，如式（1-1）： = × = × × （1-1）式中，Sactive为器件有效面积，Pin为单位面积输入光功率。图 1-2 为 DSSC 器件基于二极管的等效电路模型，其伏安特性可由如下公式（1-2）描述：C3C1I
南昌航空大学硕士学位论文 第一章 绪论需要吸附染料进行敏化来拓宽光谱吸收范围，提高对光的利用率。入射光只有被染料敏化剂吸收并注入电子到半导体导带中才能转化为光电子，因此染料敏化剂作为DSSC的关键组成部分，其吸收入射光子的能力、转化光电子的能力、与TiO2的配合能力等直接影响着DSSC的光电性能[6]。目前应用最为广泛的染料敏化剂为多吡啶钌类敏化剂，包括羧酸多吡啶钌、膦酸多吡啶钌和多核联吡啶钌三种。羧酸多吡啶钌类敏化剂，吸附基团为平面结构，电子可以迅速注入TiO2导带中，优于以膦酸作为吸附基团，其中心膦原子sp3杂化，为非平面结构，不能和多吡啶平面很好地共轭，电子激发态寿命较短，不利于电子注入；以及优于体积较大，难以进入纳米TiO2孔洞，从而限制吸光效率的的多核联吡啶钌类敏化剂。N3、N719和黑染料为性能优异的羧酸多吡啶钌类敏化剂代表[7,8]，其分子结构式如图1-3。(c)
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土上下转换材料在染料敏化太阳能电池中的应用[J]. 郭海永,赵丽,王世敏,董兵海,吴亚丹,夏思. 功能材料. 2017(06)
[2]柔性染料敏化太阳能电池TiO2光阳极的制备[J]. 陈蔚,刘阳桥,罗建强,靳喜海,孙静,高濂. 无机材料学报. 2014(06)
博士论文
[1]染料敏化太阳能电池TiO2光阳极的微纳结构设计与界面调控[D]. 赵培陆.吉林大学 2017
[2]二氧化钛纳米片基染料敏化太阳能电池的制备[D]. 范佳杰.武汉理工大学 2012
硕士论文
[1]染料敏化太阳电池“成熟期”内固/液界面过程研究[D]. 梁忠冠.南昌航空大学 2015
[2]染料敏化太阳电池（DSSC）光阳极的研究[D]. 陈东坡.河北工业大学 2011
本文编号：3519262
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