掺有机染料DCJTB的PMMA荧光太阳能集光器的制备与性能研究

发布时间：2021-02-04 06:50

　　荧光太阳能集光器作为一种新型的太阳能利用器件,是一种非跟踪型装置,它的使用可降低光伏发电高成本等问题,具有广阔的应用前景。但是荧光太阳能集光器的光电性能受到其主体材料、荧光物质等因素的影响。因此,本文以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为基质,首次制备了掺有机染料DCJTB以及有机染料DCJTB与Ag纳米颗粒共掺的荧光太阳能集光器,同时制备了掺有机染料DCJTB以及有机染料DCJTB与Au纳米颗粒共掺的薄膜荧光太阳能集光器,研究不同存在条件下的荧光物质对荧光太阳能集光器的光电性能的影响。主要研究结果及创新点如下:（1）掺有机染料DCJTB的LSCs,随有机染料掺杂浓度从0.00625 mM增加到0.05 mM时,发射峰最大波长从555 nm增加到561 nm,而吸收和发射光谱的最大波长之间的差值从58 nm降低到47 nm。当有机染料DCJTB掺入浓度为0.05 mM时,太阳能电池的电流密度、光学效率、开路电压、填充因子和功率转换效率分别为6.38 mA/cm²,8.29%,0.47 V,62.15%和1.96%。IPCE光谱在波长425-600 nm范围内有明显响应,... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 太阳能集光器的研究现状
        1.2.1 聚光光电转换
        1.2.2 荧光太阳能集光器（LSCs）简介
        1.2.3 LSCs的研究进展及应用前景
    1.3 金属增强荧光效应
        1.3.1 几个基本概念
            1.3.1.1 荧光猝灭
            1.3.1.2 Forster能量转移
        1.3.2 金属增强荧光现象的产生机理
    1.4 本论文的研究意义和主要内容
第二章 以PMMA为主体材料的荧光太阳能集光器的制备及性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 有机染料DCJTB的配制
        2.2.2 LSCs光波导材料的制备
        2.2.3 样品电学性能测试模型的提出及LSC的组装
        2.2.4 样品表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 有机染料DCJTB的光学性能分析
        2.3.2 有机染料DCJTB荧光量子产率的计算
        2.3.3 掺杂有机染料DCJTB的PMMA光学性能
            2.3.3.1 红外光谱
            2.3.3.2 透过光谱
            2.3.3.3 紫外可见吸收光谱
            2.3.3.4 荧光发射光谱
        2.3.4 掺杂有机染料DCJTB的PMMA的LSC对太阳能电池性能的影响
            2.3.4.1 多晶硅太阳能电池的性能表征
            2.3.4.2 不同浓度染料DCJTB的LSC对太阳能电池性能表征
            2.3.4.3 不同浓度染料DCJTB的LSC的IPCE测试结果
    2.4 小结
第三章 掺杂Ag纳米颗粒的LSCs的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Ag纳米颗粒的制备
        3.2.2 掺Ag纳米颗粒的LSCs样品制备
        3.2.3 Ag纳米颗粒光学性能与微观结构表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 样品的外观分析
        3.3.2 Ag纳米颗粒紫外可见吸收及TEM分析
        3.3.3 染料浓度对LSCs的光电性能影响
            3.3.3.1 不同染料浓度对掺Ag纳米颗粒的LSCs的光学性能影响
            3.3.3.2 不同染料浓度的掺Ag纳米颗粒的LSCs对太阳能电池性能的影响
            3.3.3.3 不同染料浓度的掺Ag纳米颗粒的LSCs的IPCE测试分析
        3.3.4 Ag纳米颗粒掺入量对LSCs光电性能影响
            3.3.4.1 不同Ag纳米颗粒浓度的LSCs光学性能的表征
            3.3.4.2 不同Ag纳米颗粒浓度的LSCs对太阳能电池性能的影响
            3.3.4.3 不同Ag纳米颗粒浓度的LSCs的IPCE测试分析
    3.4 小结
第四章 旋涂法制备薄膜荧光太阳能集光器及其性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 薄膜LSCs样品的制备
            4.2.1.1 玻璃基底的清洗
            4.2.1.2 旋涂镀膜制备薄膜LSCs
        4.2.2 薄膜LSCs的组装及样品性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 旋涂法制备薄膜LSCs的形貌分析
        4.3.2 薄膜LSC染料膜的光学性能的表征
        4.3.3 薄膜LSCs厚度对光学性能的影响
            4.3.3.1 红外光谱
            4.3.3.2 透过光谱
            4.3.3.3 紫外可见吸收光谱
            4.3.3.4 荧光发射光谱
            4.3.3.5 薄膜LSCs的荧光量子效率及斯托克位移
        4.3.4 薄膜LSCs对太阳能电池性能的影响
    4.4 小结
第五章 掺Au薄膜LSCs的制备及其性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 Au纳米颗粒的制备
        5.2.2 掺入Au纳米颗粒的薄膜LSCs的制备及组装
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 Au纳米颗粒紫外可见吸收及TEM分析
        5.3.2 掺Au薄膜LSCs的形貌分析
        5.3.3 掺Au薄膜LSCs的光学性能表征
            5.3.3.1 透过光谱
            5.3.3.2 紫外可见吸收光谱
            5.3.3.3 荧光发射光谱
            5.3.3.4 掺有Au纳米颗粒的薄膜LSCs样品的荧光增强性能分析
        5.3.4 不同Au纳米颗粒浓度的薄膜LSC对太阳能电池性能的影响
    5.4 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录 博士期间已发表及待发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]紫外吸收染料研究进展[J]. 王云明,唐炳涛,马威,张淑芬.  有机化学. 2010(03)
[2]影响贵金属纳米颗粒表面等离子体共振因素评述[J]. 杨修春,刘会欣,李玲玲,黄敏,赵建富.  功能材料. 2010(02)
[3]不同表面活性剂对纳米银粉在乙醇中分散性能的影响[J]. 江成军,段志伟,张振忠,王超.  稀有金属材料与工程. 2007(04)
[4]表面增强荧光研究进展[J]. 吕凤婷,郑海荣,房喻.  化学进展. 2007(Z1)

硕士论文
[1]近红外量子点荧光集光太阳能光伏器件的制作和性能[D]. 张俊.中国科学技术大学 2011



本文编号：3017915