本文關(guān)鍵詞：稀土摻雜光譜轉(zhuǎn)換DSSC光陽極制備及性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在染料敏化太陽能電池(DSSC)的研究中,常用N3和N719對光陽極進(jìn)行敏化,但是,以此敏化的電極對可見光區(qū)的太陽光吸收利用率較高,很少利用紫外光及紅外光。而稀土摻雜發(fā)光材料,可以通過其轉(zhuǎn)換發(fā)光,將DSSC吸收利用率低的紫外光轉(zhuǎn)換為DSSC可以充分利用的可見光,拓寬DSSC的光譜響應(yīng)范圍,提高光利用率,從而提高DSSC的光電性能。銳鈦礦結(jié)構(gòu)的TiO_2,具有較高的光催化活性,禁帶寬度寬,在DSSC領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文以TiO_2為發(fā)光材料的基質(zhì),制備稀土摻雜TiO_2納米粉體,并將其用于DSSC,制備了下轉(zhuǎn)換光陽極,提高了光電轉(zhuǎn)換效率。取得的主要成果如下:(1)采用溶膠-凝膠法成功制備了銳鈦礦結(jié)構(gòu)的Eu~(3+)摻雜TiO_2納米粉體,制備了Eu~(3+)摻雜TiO_2下轉(zhuǎn)換光陽極,探討了稀土摻雜量對DSSC光電性能的影響。制備的TiO_2:Eu~(3+)光陽極能夠?qū)⒆贤夤廪D(zhuǎn)換為被N719染料吸收利用的可見光,進(jìn)而提高DSSC的短路電流密度。當(dāng)Eu摩爾含量為1.5%時制備的下轉(zhuǎn)換光陽極短路電流達(dá)到12.78 m A/cm~2,與未使用下轉(zhuǎn)換光陽極的電池相比,提高了12.69%,轉(zhuǎn)換效率也提高了11.44%。(2)采用溶膠-水熱法成功制備了固定Sm~(3+)摻雜TiO_2納米粉體,將其與不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的P25復(fù)合,用于DSSC,制備了Sm~(3+)摻雜TiO_2/P25下轉(zhuǎn)換光陽極,探討了P25摻雜量對復(fù)合光陽極組裝的DSSC光電性能的影響。當(dāng)下轉(zhuǎn)換光陽極中TiO_2:Sm~(3+)粉體摻雜量為80wt%時,短路電流密度達(dá)到13.12 m A/cm2,與純P25光陽極相比,提高了26.5%,轉(zhuǎn)換效率也提高了23.5%。(3)改變Sm~(3+)摻雜含量,采用水熱法成功制備了Sm~(3+)摻雜TiO_2納米粉體,將其用于DSSC,制備了Sm~(3+)摻雜TiO_2下轉(zhuǎn)換光陽極,探討Sm~(3+)摻雜量對下轉(zhuǎn)換光陽極組裝DSSC光電性能的影響。當(dāng)Sm~(3+)摩爾含量為1%時制備的下轉(zhuǎn)換光陽極與未摻雜Sm的光陽極相比,短路電流密度提高到16.74 m A/cm2,大約提高20%,光電轉(zhuǎn)換效率也提高了12.5%。(4)用溶膠-凝膠法制備了Eu~(3+),Sm~(3+)共摻TiO_2納米粉體,制備了Sm~(3+)敏化Eu~(3+)下轉(zhuǎn)換光陽極,探討Sm~(3+)摻雜量對Sm~(3+)敏化Eu~(3+)下轉(zhuǎn)換光陽極組裝DSSC光電性能的影響。當(dāng)Eu~(3+)的摩爾分?jǐn)?shù)為1%,Sm~(3+)的摩爾分?jǐn)?shù)為0.5%時制備的復(fù)合下轉(zhuǎn)換光陽極,短路電流達(dá)到14.08 m A/cm2,與使用Eu~(3+)摻雜TiO_2的下轉(zhuǎn)換光陽極電池相比,提高了32.08%,轉(zhuǎn)換效率也達(dá)到5.29%。
【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 稀土摻雜 二氧化鈦 光譜轉(zhuǎn)換
【學(xué)位授予單位】：大連工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-12
• 第二章 文獻(xiàn)綜述12-25
• 2.1 DSSC概況12-16
• 2.1.1 DSSC基本組成和機理12-14
• 2.1.2 導(dǎo)電玻璃基體14
• 2.1.3 納米多孔半導(dǎo)體薄膜14-15
• 2.1.4 敏化劑15
• 2.1.5 電解質(zhì)15-16
• 2.1.6 對電極16
• 2.2 DSSC性能表征參數(shù)16-17
• 2.3 DSSC光陽極納米粉體的制備17-19
• 2.3.1 氣相法17
• 2.3.2 固相法17-18
• 2.3.3 液相法18-19
• 2.4 稀土元素簡介19-23
• 2.4.1 稀土元素發(fā)光性能19-21
• 2.4.2 稀土發(fā)光材料的應(yīng)用21-23
• 2.4.2.1 稀土發(fā)光材料的光催化性能21
• 2.4.2.2 稀土發(fā)光材料的生物信息檢測功能21-22
• 2.4.2.3 稀土發(fā)光材料的生物醫(yī)療應(yīng)用22
• 2.4.2.4 稀土發(fā)光材料用于染料太陽能電池22-23
• 2.5 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點23-25
• 第三章 實驗部分25-31
• 3.1 實驗儀器和試劑25-26
• 3.1.1 實驗試劑25
• 3.1.2 實驗儀器25-26
• 3.2 致密阻擋層玻璃基片的制備26-27
• 3.3 Eu~(3+)摻雜TiO_2下轉(zhuǎn)換光陽極的制備27
• 3.3.1 Eu~(3+)摻雜TiO_2納米粉體的制備27
• 3.3.2 Eu~(3+)摻雜TiO_2下轉(zhuǎn)換光陽極的制備及DSSC電池組裝27
• 3.4 TiO_2:Sm~(3+)復(fù)合P25下轉(zhuǎn)換光陽極的制備27-28
• 3.4.1 Sm~(3+)摻雜TiO_2納米粉體的制備27-28
• 3.4.2 TiO_2:Sm~(3+)復(fù)合P25下轉(zhuǎn)換光陽極的制備及DSSC電池組裝28
• 3.5 Sm~(3+)摻雜TiO_2下轉(zhuǎn)換光陽極的制備28-29
• 3.5.1 Sm~(3+)摻雜TiO_2納米粉體的制備28-29
• 3.5.2 Sm~(3+)摻雜TiO_2下轉(zhuǎn)換光陽極的制備及DSSC電池組裝29
• 3.6 Sm~(3+)敏化Eu~(3+)下轉(zhuǎn)換光陽極的制備29-31
• 3.6.1 Eu~(3+)共摻Sm~(3+) TiO_2納米粉體的制備29
• 3.6.2 Sm~(3+)敏化Eu~(3+)下轉(zhuǎn)換光陽極的制備及DSSC電池組裝29-31
• 第四章 實驗結(jié)果與分析31-60
• 4.1 Eu~(3+)摻雜TiO_2下轉(zhuǎn)換光陽極的性能31-37
• 4.1.1 XRD分析31-32
• 4.1.2 EDS分析32
• 4.1.3 熒光光譜分析32-33
• 4.1.4 紫外可見光譜分析33-34
• 4.1.5 暗電流分析34-35
• 4.1.6 光電性能分析35-37
• 4.1.7 IPCE性能分析37
• 4.2 TiO_2:Sm~(3+)復(fù)合P25下轉(zhuǎn)換光陽極的性能37-45
• 4.2.1 XRD分析37-38
• 4.2.2 EDS分析38-39
• 4.2.3 BET分析39
• 4.2.4 熒光光譜分析39-40
• 4.2.5 紫外可見過光譜分析40-41
• 4.2.6 光電性能分析41-44
• 4.2.7 IPCE分析44-45
• 4.3 Sm~(3+)摻雜TiO_2下轉(zhuǎn)換光陽極性能45-51
• 4.3.1 XRD分析45
• 4.3.2 EDS分析45-46
• 4.3.3 TEM分析46-47
• 4.3.4 BET分析47-48
• 4.3.5 熒光光譜分析48
• 4.3.6 光電性能分析48-50
• 4.3.7 IPCE分析50-51
• 4.4 Sm~(3+)敏化Eu~(3+)下轉(zhuǎn)換光陽極的性能51-60
• 4.4.1 XRD分析51-52
• 4.4.2 EDS分析52-53
• 4.4.3 BET分析53-54
• 4.4.4 熒光光譜分析54-56
• 4.4.5 光電性能分析56-58
• 4.4.6 IPCE分析58-60
• 第五章 結(jié)論60-61
• 參考文獻(xiàn)61-69
• 致謝69-70
• 附錄 作者攻讀碩士期間發(fā)表的論文及成果70

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