高核钼簇的光电性质及其在DSSCs中的应用研究

发布时间：2017-07-07 16:00

  本文关键词：高核钼簇的光电性质及其在DSSCs中的应用研究

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【摘要】：在化石燃料日驱枯竭的今天,太阳能已成为新能源开发与利用领域的重要组成部分。染料敏化太阳能电池(英文简写为DSSCs)是模仿光合作用原理将太阳能有效地转换成电能的一种绿色环保的器件,有着十分可观的应用前景。多金属氧酸盐(英文简写为POMs),是一类具有纳米尺寸的金属-氧簇类化合物,其种类多样,并具有独特的光电性能,在DSSCs中具有很大的应用潜力。在本论文中,我们首次研究了两例高核钼簇的光电性质,并通过溶胶-凝胶法成功地将其引入到DSSCs的光阳极中。研究表明电池的光伏性能得到显著的提升,同时,我们对高核钼簇在电池中的作用机理进行了研究。1.首次研究了迄今为止最大的高核钼簇,直径大约为6nm的多酸,Na_(48)[H_xMo_(368)O_(1032)(H_2O)_(240)(SO_4)_(48)]·ca.1000H_2O(记作{Mo_(368)})的光电化学性质,通过溶胶-凝胶法将TiO_2沉积在其表面形成复合物。通过扫描电镜、X射线光电子能谱,紫外可见光谱等方法研究了复合物的形貌和组成。将此复合物与P25以一定的质量比混合制成DSSCs的光阳极膜。DSSCs的光电转换效率由6.56%提高到7.26%,与单纯的P25相比电池性能提高了10.7%。电池的暗电流测试,电化学阻抗谱和开路电压衰减测试表明这是由于载流子复合减少,电子寿命增加的结果。2.首次利用高核Keplerate型钼簇,(NH_4)_(42)[MO_(72)~ⅥMo_(60)~ⅤO_(372)(CH_3COO)_(30)(H_2O)_(72)](记作{Mo_(132)})来修饰TiO_2,利用丝网印刷技术将修饰过的TiO_2与纯P25掺杂制备成复合膜,作为光阳电极应用在DSSCs中。并研究了{Mo_(132)}不同的掺杂比例对电池性能的影响。结果表明,当掺杂比例为5%时,电池的光电转化效率可以达到7.94%,与纯P25相比提高了31.0%。此研究不仅拓展了Keplerate型多酸纳米球的应用领域同时也为修饰TiO_2电极提供了一个新途径。
【关键词】：染料敏化太阳能电池 高核钼簇 光电性质 复合膜
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4;O641.4
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 多金属氧酸盐的介绍8-13
• 1.1.1 高核多金属氧簇的概述8-9
• 1.1.2 高核钼簇9-11
• 1.1.3 高核钨簇11-12
• 1.1.4 高核多酸的应用研究12-13
• 1.2 染料敏化太阳能电池13-19
• 1.2.1 DSSCs的工作机理13-14
• 1.2.2 多金属氧酸盐与半导体复合物的光电响应研究14-16
• 1.2.3 多金属氧酸盐用于改善DSSCs的光伏性能16-19
• 1.3 选题目的和依据19-20
• 1.4 实验试剂与测试手段20-21
• 1.4.1 实验试剂20
• 1.4.2 测试手段20-21
• 第二章 一种{Mo_(368)}@TiO_2复合物的：合成,表征及其在DSSCs中的应用21-29
• 2.1 引言21-22
• 2.2 实验部分22
• 2.2.1 {Mo_(368)}@TiO_2复合物的制备22
• 2.2.2 DSSCs的制作22
• 2.3 结果和讨论22-28
• 2.3.1 {Mo_(368)}的光电性质22-23
• 2.3.2 {Mo_(368)}@TiO_2和P25-{Mo_(368)}@TiO_2复合膜的表征23-25
• 2.3.3 DSSCs的性能25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 Keplerate型高核钼簇的光电性质研究及其在高效DSSCs中的应用29-39
• 3.1 引言29-30
• 3.2 实验部分30
• 3.2.1 {Mo_(132)}@TiO_2复合物的制备30
• 3.2.2 光阳极的制备30
• 3.2.3 太阳能电池的组装30
• 3.3 结果与讨论30-38
• 3.3.1 {Mo_(132)}的光电化学性质30-33
• 3.3.2 {Mo_(132)}@TiO_2复合物及光阳极的形貌和组成表征33-34
• 3.3.3 基于不同含量{Mo_(132)}@TiO_2光阳极的DSSCs的光伏性能34-36
• 3.3.4 基于{Mo_(132)}@TiO_2的DSSCs性能提高的可能的机理36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 参考文献39-49
• 结论49-50
• 致谢50-51
• 硕士期间公开发表论文及著作情况51

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本文编号：530820