稀土/氧化石墨烯修饰的TiO 2 纳米管阵列在染料敏化太阳能电池中的应用
发布时间：2022-01-13 20:58
随着人类对煤矿、石油等传统能源需求的增加所产生的“温室效应”已经给社会带来了巨大的环境问题使得人们迫切需要开发可再生的、绿色的太阳能来取代。太阳能电池是一种利用光伏能量转换将太阳能转换为电能的器件。1991年Gr tzel研究出了效率高、成本低和制作工艺简单的染料敏化太阳能电池（DSSC），有序的TiO2纳米管作为DSSC的光阳极能够增强电子的定向传导能力，同时能够提高光生电子和空穴的有效利用率，从而提高电池的光电转换效率。但由于TiO2的宽带隙导致其阵列没法很好的抑制电子-空穴对的复合，也不能很好的吸收可见光。稀土离子由于具有转换光的作用，将稀土离子引入TiO2纳米管当中将能提高其对光的利用率，还能增加其比表面积。氧化石墨烯具有独特的物理化学性质，其与一些无机半导体复合形成的复合物对半导体的性质有着显著的改善。本文通过制备稀土溶液与氧化石墨烯溶液来对TiO2纳米管光阳极进行修饰处理来提高DSSC的光电转换效率。具体研究内容和结果如下：（1）用配制的稀土溶液Eu（NO3）3对TiO2纳米管水热处理后组装到DSSC上。实验结果表明在TiO2纳米管表面生成Eu2O3纳米颗粒，对染料的吸附量...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
p-n结太阳能电池的能带图
4图1.2 有机太阳能电池结构示意图1.1.3 染料敏化太阳能电池DSSC 是一种新型的太阳能电池，它以工艺简单、光电转换效率高、低成本、绿色无污染等特点而成为具有代替硅太阳能电池的潜力。目前对 DSSC 光电转换效率的研究已经超过 12 %[9]，如何进一步提高还有待解决。根据计算，理论上 DSSC 的效率能搞达到 30 %。当下主要通过以下方式来提高 DSSC 光电转换效率：对光阳极的掺杂、形貌的处理，引入新的电解质，采用新型染料，对电极新材料的开发。除上述几种太阳能电池外，还有多元化合物薄膜太阳能电池，聚合物多层修饰电极型太阳能电池。1.2 染料敏化太阳能电池的结构和工作原理1.2.1 染料敏化太阳能电池的结构DSSC 通常由光阳极、对电极、电解质、光敏化剂等组成。其中光阳极作为DSSC 中电子传输的载体、负载染料，对电池效率的影响起着关键的作用，是DSSC 不可或缺的一部分，理想的光阳极应当具有导电性好、比表面积高等性质，目前较为常用的为 TiO2，另外 ZnO、SnO2等也引起了研究者们的关注。光敏剂在 DDSC 中主要负责对光子的响应产生电子注入到光阳极导带中
备能够吸收入射光各个波段、能与半导体结合良好、能。目前所用的电解质大多为含 I-/I3-还原电对的液态电解以及传输电荷的作用。但是液态电解质的密封性不好，电解质如今也得到了广泛的关注。对电极在 DSSC 中作用，目前性质叫好的对电极一般采用 Pt 对电极。DS示，为“三明治”结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TiO2纳米管阵列的高效正面透光型染料敏化太阳能电池的制备及其光电性能（英文）[J]. 高素雯,兰章,吴晚霞,阙兰芳,吴季怀,林建明,黄妙良. 物理化学学报. 2014(03)
[2]TiO2纳米晶复合纳米棒染料敏化太阳能电池[J]. 刘润花,张森,夏新元,云大钦,卞祖强,赵永亮. 物理化学学报. 2011(07)
[3]阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其在太阳能电池中的应用[J]. 李欢欢,陈润锋,马琮,张胜兰,安众福,黄维. 物理化学学报. 2011(05)
[4]氟掺杂TiO2纳米管的可见光催化活性及第一性原理计算（英文）[J]. 苏雅玲,李轶,杜瑛珣,雷乐成. 物理化学学报. 2011(04)
[5]TiO2纳米管阵列光电极的电化学阻抗及动力学特性分析[J]. 张知宇,桑丽霞,孙彪,张晓敏,马重芳. 物理化学学报. 2010(11)
[6]Cu掺杂二氧化钛纳米管阵列的研究[J]. 宁成云,王玉强,郑华德,谭帼馨,陈晓峰,马强,刘绪建. 硅酸盐通报. 2009(04)
本文编号：3587132
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
p-n结太阳能电池的能带图
4图1.2 有机太阳能电池结构示意图1.1.3 染料敏化太阳能电池DSSC 是一种新型的太阳能电池，它以工艺简单、光电转换效率高、低成本、绿色无污染等特点而成为具有代替硅太阳能电池的潜力。目前对 DSSC 光电转换效率的研究已经超过 12 %[9]，如何进一步提高还有待解决。根据计算，理论上 DSSC 的效率能搞达到 30 %。当下主要通过以下方式来提高 DSSC 光电转换效率：对光阳极的掺杂、形貌的处理，引入新的电解质，采用新型染料，对电极新材料的开发。除上述几种太阳能电池外，还有多元化合物薄膜太阳能电池，聚合物多层修饰电极型太阳能电池。1.2 染料敏化太阳能电池的结构和工作原理1.2.1 染料敏化太阳能电池的结构DSSC 通常由光阳极、对电极、电解质、光敏化剂等组成。其中光阳极作为DSSC 中电子传输的载体、负载染料，对电池效率的影响起着关键的作用，是DSSC 不可或缺的一部分，理想的光阳极应当具有导电性好、比表面积高等性质，目前较为常用的为 TiO2，另外 ZnO、SnO2等也引起了研究者们的关注。光敏剂在 DDSC 中主要负责对光子的响应产生电子注入到光阳极导带中
备能够吸收入射光各个波段、能与半导体结合良好、能。目前所用的电解质大多为含 I-/I3-还原电对的液态电解以及传输电荷的作用。但是液态电解质的密封性不好，电解质如今也得到了广泛的关注。对电极在 DSSC 中作用，目前性质叫好的对电极一般采用 Pt 对电极。DS示，为“三明治”结构。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于TiO2纳米管阵列的高效正面透光型染料敏化太阳能电池的制备及其光电性能（英文）[J]. 高素雯,兰章,吴晚霞,阙兰芳,吴季怀,林建明,黄妙良. 物理化学学报. 2014(03)
[2]TiO2纳米晶复合纳米棒染料敏化太阳能电池[J]. 刘润花,张森,夏新元,云大钦,卞祖强,赵永亮. 物理化学学报. 2011(07)
[3]阳极氧化法制备二氧化钛纳米管及其在太阳能电池中的应用[J]. 李欢欢,陈润锋,马琮,张胜兰,安众福,黄维. 物理化学学报. 2011(05)
[4]氟掺杂TiO2纳米管的可见光催化活性及第一性原理计算（英文）[J]. 苏雅玲,李轶,杜瑛珣,雷乐成. 物理化学学报. 2011(04)
[5]TiO2纳米管阵列光电极的电化学阻抗及动力学特性分析[J]. 张知宇,桑丽霞,孙彪,张晓敏,马重芳. 物理化学学报. 2010(11)
[6]Cu掺杂二氧化钛纳米管阵列的研究[J]. 宁成云,王玉强,郑华德,谭帼馨,陈晓峰,马强,刘绪建. 硅酸盐通报. 2009(04)
本文编号：3587132
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3587132.html
