TiO 2 /PW 12 复合薄膜染料敏化太阳能电池的制备及性能研究

发布时间：2023-04-19 22:47

　　摘要：染料敏化太阳能电池(DSSC)以其优良的光电转换效率和低廉的成本在科学研究和实际应用方面成为研究热点,而二氧化钛(TiO2)纳无序堆积电子传输慢,为提高TiO2薄膜的电子传输性能和光电转换效率以及避免使用昂贵的钌系配合物染料,本论文主要研究了两步法制备TiO2复合薄膜,有机非金属吲哚类染料D102敏化的染料敏化太阳能电池性能。 1、制备PW12-TiO2粉体,PW12-TiO2和TiO2按比例称取,加入溶剂、分散剂、粘结剂、造孔剂等制备浆料,通过刮涂法得到PW12/TiO2薄膜,并通过场发射扫描电镜(FESEM)、X-射线衍射(XRD)、电化学分析等手段进行了形貌、光吸收性质及D102染料敏化后组装的太阳能电池性能的研究。研究表明：PW12-TiO2粉体为20nm颗粒,TiO2以锐钛矿为主,Keggin型磷钨酸结构保持。两步法制备的PW12/TiO2薄膜,磷钨酸的引入不改变TiO2薄膜的形貌和结构,促进了电子在薄膜内部的传输和电子空穴的分离,降低了电子在薄膜中传输阻力,提高了电池的光电转换效率。DSSC电池开路电压基本保持不变,短路电流密度有较大提高,最大短路电流密度为9.52m...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 染料敏化太阳能电池结构与原理
    1.3 染料敏化太阳能电池发展及现状
        1.3.1 光阳极
        1.3.2 敏化染料
        1.3.3 对电极
        1.3.4 电解质体系
    1.4 TiO₂薄膜光阳极研究进展
        1.4.1 TiO₂纳米晶粒薄膜
        1.4.2 TiO₂一维纳米结构薄膜
        1.4.3 TiO₂离子掺杂薄膜
        1.4.4 TiO₂量子点敏化纳米薄膜
        1.4.5 TiO₂纳米复合物薄膜
    1.5 论文选题意义与研究内容
2 实验与测试方法
    2.1 实验仪器设备、实验试剂
    2.2 FTO导电玻璃预处理
    2.3 复合粉体及TiO₂光阳极的制备
    2.4 染料敏化太阳能电池的组装
    2.5 复合粉体与TiO₂薄膜表征
        2.5.1 组成结构表征
        2.5.2 光吸收性质表征
        2.5.3 扫描电镜与透射电镜
    2.6 DSSC电池的性能测试
        2.6.1 电池的Ⅰ-Ⅴ曲线
        2.6.2 单色光光电转换效率
        2.6.3 交流阻抗
3 PW₁₂/TiO₂染料敏化太阳能薄膜电池的制备及性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 PW₁₂-TiO₂粉体的制备
        3.2.2 PW₁₂/TiO₂薄膜的制备
        3.2.3 基于PW₁₂/TiO₂薄膜的DSSC的组装
    3.3 PW₁₂-TiO₂粉体和PW₁₂/TiO₂薄膜的表征
        3.3.1 PW₁₂-TiO₂粉体的表征
        3.3.2 PW₁₂/TiO₂薄膜的表征
    3.4 DSSC性能测试与分析
        3.4.1 DSSC的Ⅰ-Ⅴ曲线与分析
        3.4.2 DSSC的IPCE测试与分析
        3.4.3 DSSC的EIS测试与分析
    3.5 本章小结
4 PW₁₂/WO₃/TiO₂染料敏化太阳能薄膜电池的制备及性能研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 WO₃-TiO₂粉体的制备
        4.2.2 PW₁₂/WO₃/TiO₂薄膜的制备
        4.2.3 基于PW₁₂/WO₃/TiO₂薄膜的DSSC的组装
    4.3 WO₃-TiO₂粉体和PW₁₂/WO₃/TiO₂薄膜的表征
        4.3.1 WO₃-TiO₂粉体的表征
        4.3.2 PW₁₂/WO₃/TiO₂薄膜的表征
    4.4 DSSC性能测试与分析
        4.4.1 DSSC的Ⅰ-Ⅴ曲线与分析
        4.4.2 DSSC的IPCE测试与分析
        4.4.3 DSSC的EIS测试与分析
    4.5 本章小结
5 结论
参考文献
攻读学位期间主要的研究成果
致谢



本文编号：3794364