【摘要】：染料敏化太陽能電池(DSSCs)作為第三代太陽能電池的代表之一,其具有低成本、工藝簡單、較高的光電轉(zhuǎn)換效率等多方面的優(yōu)勢(shì),擁有大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)化應(yīng)用的美好前景。作為DSSCs光陽極材料的候選,二氧化鈦以其無污染、成本低、帶隙寬、電化學(xué)穩(wěn)定性好、光電效應(yīng)好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于研究當(dāng)中。不過,要讓DSSCs到達(dá)人們所期許的更高的光電轉(zhuǎn)換效率,光陽極的進(jìn)一步優(yōu)化仍是學(xué)者們面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。近年來,研究者們成功合成了各式各樣不同維度的二氧化鈦納米材料,并設(shè)計(jì)了復(fù)合結(jié)構(gòu)的光陽極來應(yīng)用于DSSC。其中大尺寸的二氧化鈦介孔球體由于擁有高比表面積和優(yōu)異的光散射性能而備受青睞,將其作為散射層與傳統(tǒng)的二氧化鈦納米顆粒相組合,所制成的復(fù)合光陽極通常兼有電子傳輸和染料負(fù)載等多方面的優(yōu)勢(shì)。因此,本論文主要介紹了不同的二氧化鈦基多孔球的制備方法,并對(duì)其在DSSCs中的應(yīng)用與性能優(yōu)化等方面進(jìn)行了研究,具體內(nèi)容及成果如下:1.二氧化鈦空心球的無模板法制備及光電性能研究:通過一種簡潔高效的溶劑熱法合成了銳鈦礦相二氧化鈦空心球,避免了使用模板法所造成的缺點(diǎn)。球體中空結(jié)構(gòu)的形成過程是典型的奧斯特瓦爾德熟化,粒徑約為12 nm的顆粒通過自組裝構(gòu)成了直徑1-1.5μm、殼厚約150 nm的二氧化鈦空心球。這種介孔二氧化鈦空心球具有優(yōu)異的光捕獲特性,而且比表面積高達(dá)166.2 m~2g~(-1),能夠作為一種理想的光散射層。將其與P25(商用二氧化鈦納米顆粒)組合而成的雙層結(jié)構(gòu)光陽極的DSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了7.90%,相較于P25光陽極DSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率提升了31.7%。2.二氧化鈦核殼微米球的制備及光電性能研究:采用簡便的水熱法合成了具有優(yōu)良光散射性能和高比表面積的介孔二氧化鈦核殼微米球。探究了樣品最合適的反應(yīng)時(shí)間和形成機(jī)理,結(jié)果表明當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)的情況下,二氧化鈦核殼微米球的光電性能最佳,其結(jié)構(gòu)形成經(jīng)歷了非對(duì)稱奧斯特瓦爾德熟化。再以銳鈦礦相二氧化鈦納米晶為透明層,二氧化鈦核殼微米球?yàn)楣馍⑸鋵咏M裝了DSSCs。由于光散射效應(yīng)的增強(qiáng)和染料吸附量的增加,復(fù)合光陽極的DSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了9.24%。為了進(jìn)一步提升電池的光伏性能,將具有更快速電子傳輸性能和更大比表面積的二氧化鈦納米管加入到透明層中,DSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率提高到了9.60%。3.二氧化鈦/二氧化錫復(fù)合空心球的制備及光電性能研究:采用模板輔助法制備了TiO_2/SnO_2復(fù)合空心球,樣品直徑為1.5-4μm,比表面積達(dá)到了92.9 m~2g~(-1),并表現(xiàn)出優(yōu)異的光散射性能。以這種復(fù)合空心球作為染料敏化太陽能電池的光陽極,電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了7.72%,高于SnO_2微米球光陽極的光電轉(zhuǎn)換效率(2.70%)和TiO_2微米球光陽極的光電轉(zhuǎn)換效率(6.26%)。此外,以銳鈦礦相TiO_2納米晶作為底層,SnO_2/TiO_2復(fù)合空心球作為光散射層制備的雙層結(jié)構(gòu)光陽極,電池的光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提升至了8.43%。
【圖文】：

染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1.2 染料敏化太陽能電池的工作原理圖。如圖 1.2 所示，，可以表述為染料分子在太陽光的照射下吸收特定分子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，而部分光生電子從染料分子中快速的
【學(xué)位授予單位】：海南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TB383.4;TM914.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王麗珊;李建;李興寧;涂少云;;糖果中二氧化鈦的測(cè)定方法研究[J];廣東化工;2017年14期

2 薛燕;朱海燕;周曉東;所旭冬;;二氧化鈦-活性炭復(fù)合物的制備及表征[J];化工管理;2017年30期

3 孫建平;王韜;趙熙;段剛;容敏智;;二氧化鈦在涂料中的分散技術(shù)進(jìn)展[J];中國涂料;2013年05期

4 武海燕;;二氧化鈦表面改性的研究現(xiàn)狀[J];中國科技信息;2011年24期

5 李英杰;白明;;二氧化鈦的特性及在食品中的應(yīng)用[J];食品安全導(dǎo)刊;2010年08期

6 徐惠;孫濤;;納米二氧化鈦制備技術(shù)的研究進(jìn)展[J];菏澤學(xué)院學(xué)報(bào);2007年02期

7 吳全興;;日本2006年氧化鈦的供需狀況[J];稀有金屬快報(bào);2007年04期

8 陶道敏;二氧化鈦工業(yè)在價(jià)格上漲及需求強(qiáng)烈的形勢(shì)下跨入2005年[J];無機(jī)鹽工業(yè);2005年06期

9 王嵐;二氧化鈦生產(chǎn)商調(diào)高價(jià)格[J];國際化工信息;2003年11期

10 徐;二氧化鈦 清潔空氣[J];江西能源;2003年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 董春香;冼愛平;尚建庫;;氮摻雜氧化鈦的合成、表征與性能[A];第十三屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2004年

2 雷萬華;王雪松;張寶文;;抗壞血酸表面修飾的二氧化鈦納米顆粒的光動(dòng)力活性研究[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第12分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 王云;胡彥杰;王慧婷;劉杰;李春忠;;氣相法納米二氧化鈦的流化床脫酸研究[A];中國顆粒學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)論文集（上）[C];2008年

4 卓清松;_5合;杝建志;林桂忠;;電泳沉積不同二氧化鈦懸浮溶液之特性與影響[A];中國顆粒學(xué)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

5 國偉林;王西奎;宋廣智;;超聲化學(xué)法制備納米二氧化鈦[A];第八屆全國粉體工程學(xué)術(shù)會(huì)議暨2002年全國粉體設(shè)備技術(shù)產(chǎn)品交流會(huì)論文集[C];2002年

6 李豫珍;吳良專;余愿;只金芳;;基于過氧化鈦的TiO_2/聚苯胺復(fù)合材料的制備[A];第十三屆全國太陽能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議學(xué)術(shù)論文集[C];2012年

7 孫慶文;林原;;快速制備具有顆粒填充的二氧化鈦管陣列應(yīng)用于高效染料敏化太陽能電池[A];第十三屆全國太陽能光化學(xué)與光催化學(xué)術(shù)會(huì)議學(xué)術(shù)論文集[C];2012年

8 張冶;王雪;王冬梅;劉云凌;霍啟升;;非球形多孔二氧化鈦空心材料的制備[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第33分會(huì)：納米材料合成與組裝[C];2014年

9 于曉慧;侯廷軍;孫旭輝;李有勇;;共摻對(duì)二氧化鈦帶隙影響的第一性原理研究[A];中國化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第36分會(huì)：納米體系理論與模擬[C];2014年

10 劉鴻;吳鳴;吳合進(jìn);孫福俠;姚永祿;李文釗;;氫處理二氧化鈦的光催化性能與電化學(xué)阻抗譜研究[A];2000'全國光催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 記者 翁國娟;浙大研制成功“百搭”納米紙[N];中國化工報(bào);2013年

2 本報(bào)實(shí)習(xí)記者 張海垠;兒童牙膏應(yīng)該這樣用[N];消費(fèi)日?qǐng)?bào);2017年

3 記者 王旭東;涂上新材料，就像種上白楊樹[N];紹興日?qǐng)?bào);2017年

4 王文鋒;攀鋼在國內(nèi)獨(dú)家規(guī)�；a(chǎn)超細(xì)二氧化鈦[N];攀枝花日?qǐng)?bào);2016年

5 李港;全球二氧化鈦貨緊價(jià)升[N];國際商報(bào);2003年

6 中塑;亞洲塑料用二氧化鈦需求增長最快[N];國際商報(bào);2003年

7 劉海英;小鼠實(shí)驗(yàn)證實(shí)二氧化鈦納米粒子具有可遺傳毒性[N];科技日?qǐng)?bào);2009年

8 王軍;全球二氧化鈦市場(chǎng)需求年增速2%-3%[N];廣東建設(shè)報(bào);2007年

9 饒興鶴;全球二氧化鈦市場(chǎng)炙手可熱[N];中國化工報(bào);2006年

10 飄塵;2006年世界二氧化鈦需求平穩(wěn)[N];中國有色金屬報(bào);2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 董華青;低維二氧化鈦納米材料上分子吸附及活化的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2017年

2 郭雨;寬帶隙半導(dǎo)體體相/表面結(jié)構(gòu)調(diào)控與光電協(xié)同催化性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2018年

3 陳廷威;二氧化鈦電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的多體格林函數(shù)理論研究[D];山東大學(xué);2018年

4 程云朗;水熱法制備修飾改性低維二氧化鈦材料[D];安徽大學(xué);2019年

5 王慧蕾;低溫下的納米二氧化鈦的制備及其光催化性能研究[D];南京理工大學(xué);2016年

6 宋斌;納米二氧化鈦顆粒致中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒理效應(yīng)的體外研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2017年

7 何明;用于液相光催化體系的高比表面積氧化鈦晶須的研制[D];南京工業(yè)大學(xué);2005年

8 于開鋒;納米二氧化鈦和二氧化硅的控制合成及組裝[D];吉林大學(xué);2005年

9 陳小泉;納米二氧化鈦晶體合成新方法和自潔超親水膜研究[D];華南理工大學(xué);2002年

10 戴亞堂;化學(xué)沉淀法制備銳鈦型介孔納米二氧化鈦粉體的研究[D];四川大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張曉;改性煤焦和摻雜二氧化鈦聯(lián)合處理焦化廢水的實(shí)驗(yàn)研究[D];華北電力大學(xué);2019年

2 魏民;反應(yīng)性納米二氧化鈦的制備及在棉織物上的應(yīng)用[D];江南大學(xué);2019年

3 王小順;電性和配位介導(dǎo)的脂質(zhì)在二氧化硅和二氧化鈦表面融合的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

4 葉信余;二氧化鈦基多孔微球的制備及其光電性能的研究[D];海南師范大學(xué);2019年

5 高遠(yuǎn)志;高指晶面二氧化鈦對(duì)草甘膦的吸附去除及機(jī)理研究[D];西安建筑科技大學(xué);2018年

6 劉秀娥;二氧化鈦及其復(fù)合材料的合成與性質(zhì)研究[D];曲阜師范大學(xué);2019年

7 韓冰冰;二氧化鈦及其復(fù)合材料負(fù)載貴金屬催化劑的制備及生物質(zhì)酚類加氫性能研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2018年

8 陳嘉祥;海洋環(huán)境微生物對(duì)納米二氧化鈦的響應(yīng)研究[D];廈門大學(xué);2017年

9 楊靜波;納米二氧化鈦復(fù)合電極材料的制備及其在鋰空氣電池中的性能研究[D];深圳大學(xué);2018年

10 唐國志;低共熔溶劑協(xié)助下合成中孔微晶二氧化鈦[D];武漢工程大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2690035