由于理論效率高、生產(chǎn)工藝簡單、原料便宜等優(yōu)點(diǎn),使得量子點(diǎn)敏化太陽能電池(QDSC)被認(rèn)為是最具有潛力的第三代太陽能電池。無機(jī)半導(dǎo)體量子點(diǎn)(QDs)作為新型光采集器有很多吸引人的優(yōu)點(diǎn),如摩爾消光系數(shù)高、帶寬可調(diào)節(jié)以及多激子效應(yīng)等。本論文分別將一維和二維材料引入到QDSC的TiO₂光陽極中,優(yōu)化了光陽極的電子傳輸和光吸收性能。光陽極作為量子點(diǎn)敏化太陽能電池的核心組成部分,其中以納米級的TiO₂作為最常用的光陽極多孔薄膜材料。但是光陽極多孔薄膜在煅燒過程中由于TiO₂納米顆粒不同程度的收縮會產(chǎn)生許多微小裂紋,嚴(yán)重影響了電池的光電性能。本論文利用多壁碳納米管(MWCNTs)大的比表面積、良好的導(dǎo)電能力以及獨(dú)特的管狀結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)來優(yōu)化光陽極內(nèi)部存在的微裂紋效應(yīng)。結(jié)合微觀形貌表征、伏安特性(J-V)曲線和電化學(xué)阻抗(EIS)譜對試樣進(jìn)行了系統(tǒng)的分析,結(jié)果表明基于MWCNTs/TiO₂復(fù)合光陽極的QDSC的光電轉(zhuǎn)化效率(PCE)為3.05%相較于純TiO₂光陽極QDSC的PCE提高了73.3%...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 太陽能電池的發(fā)展
    1.3 量子點(diǎn)敏化太陽能電池基礎(chǔ)
        1.3.1 量子點(diǎn)的介紹
        1.3.2 QDSC的結(jié)構(gòu)及工作原理
        1.3.3 QDSC的關(guān)鍵性能參數(shù)
    1.4 QDSC光陽極的種類
        1.4.1 ZnO光陽極
        1.4.2 SnO₂光陽極
        1.4.3 TiO₂光陽極
    1.5 QDSC對電極的種類
    1.6 本文的主要研究內(nèi)容及立題依據(jù)
第2章 實驗方案與測試方法
    2.1 實驗原料及儀器設(shè)備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗儀器及設(shè)備
    2.2 不同光陽極的制備
        2.2.1 FTO導(dǎo)電玻璃的預(yù)處理
        2.2.2 TiO₂致密膜的制備
        2.2.3 MWCNTs的酸處理
        2.2.4 MWCNTs的分散處理
        2.2.5 MWCNTs/TiO₂復(fù)合溶膠的制備
        2.2.6 MWCNTs/TiO₂復(fù)合光陽極的制備
        2.2.7 CdS/ZnS敏化的MWCNTs/TiO₂光陽極的制備
        2.2.8 以尿素為氮源g-C₃N₄/TiO₂復(fù)合光陽極的制備
        2.2.9 以三聚氰胺為氮源g-C₃N₄/TiO₂復(fù)合光陽極的制備
        2.2.10 CdS量子點(diǎn)敏化的g-C₃N₄/TiO₂復(fù)合光陽極的制備
    2.3 CuS對電極的制備
    2.4 多硫電解質(zhì)的配制
    2.5 QDSC的組裝
    2.6 測試與表征方法
        2.6.1 X射線衍射
        2.6.2 掃描電子顯微鏡
        2.6.3 透射電子顯微鏡
        2.6.4 紅外光譜
        2.6.5 紫外-可見漫反射光譜
        2.6.6 比表面積測試(BET法)
        2.6.7 J-V曲線和EIS譜測試
    2.7 本章小結(jié)
第3章 MWCNTs/TiO₂光陽極的性能分析
    3.1 前言
    3.2 MWCNTs/TiO₂光陽極以及酸化前后MWCNTs的分析
        3.2.1 X射線衍射分析
        3.2.2 MWCNTs的 SEM和 TEM以及比表面積分析
        3.2.3 酸化前后MWCNTs的紅外光譜分析
    3.3 MWCNTs/TiO₂光陽極的形貌分析
        3.3.1 不同光陽極的SEM分析
        3.3.2 不同光陽極的TEM分析
    3.4 基于不同MWCNTs/TiO₂光陽極QDSC光電性能分析
        3.4.1 EIS譜分析
        3.4.2 J-V曲線分析
    3.5 基于不同光陽極薄膜厚度的QDSC光電性能分析
        3.5.1 EIS譜的測試結(jié)果與分析
        3.5.2 J-V曲線測試結(jié)果與分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 g-C₃N₄/TiO₂光陽極的性能分析
    4.1 前言
    4.2 尿素作為氮源制備的g-C₃N₄/TiO₂光陽極分析
        4.2.1 X射線衍射的測試結(jié)果與分析
        4.2.2 紅外光譜的測試結(jié)果與分析
        4.2.3 紫外-可見漫反射光譜的測試結(jié)果與分析
        4.2.4 不同光陽極SEM的測試結(jié)果與分析
        4.2.5 不同光陽極粉末TEM的測試結(jié)果與分析
        4.2.6 EIS譜的測試結(jié)果與分析
        4.2.7 J-V曲線的測試結(jié)果與分析
    4.3 三聚氰胺作為氮源制備的g-C₃N₄/TiO₂光陽極分析
        4.3.1 X射線衍射分析
        4.3.2 紅外光譜的測試結(jié)果與分析
        4.3.3 紫外-可見漫反射光譜的測試結(jié)果與分析
        4.3.4 不同光陽極SEM的測試結(jié)果與分析
        4.3.5 不同光陽極粉末TEM的測試結(jié)果與分析
        4.3.6 EIS譜的測試結(jié)果與分析
        4.3.7 J-V曲線的測試結(jié)果與分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3893773