隨著人們對清潔能源的日益青睞,尋求可替代化石能源的可循環(huán)清潔能源迫在眉睫。染料敏化太陽能電池(DSSCs)作為清潔能源的一種,因其與剛性和柔性半導(dǎo)體的兼容性好,導(dǎo)帶能級易匹配等優(yōu)點受到了廣大能源研究者的矚目。另外,隨著納米級別制作工藝日漸成熟,納米材料已經(jīng)逐漸在各行各業(yè)中得到應(yīng)用。因此,本次工作的目的就是探討納米石墨烯材料在DSSCs中的應(yīng)用的可行性。首先,我們研究了石墨烯量子點(GQDs)的填充對DSSCs光敏層的光學(xué)性能的影響。利用多枝染料JH-1為光敏染料層,研究其優(yōu)化結(jié)構(gòu)、電化學(xué)參數(shù)、光學(xué)性能、以及GQDs摻雜在電場作用下的非線性光學(xué)(NLO)作用。其次,我們從分子內(nèi)排列和界面的角度研究光敏層與半導(dǎo)體基底之間的石墨烯層,對染料敏化太陽能電池電子傳輸性能的影響。通過前線分子軌道,分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移,弱相互作用,界面電子注入動力學(xué)和其他微觀參數(shù)探索錨定石墨烯層片后對DSSCs短路電流密度(Jsc)和開路電壓(Voc)的影響。結(jié)果表明石墨烯量子點不僅改善了太陽能電池的光學(xué)性能,而且在GQDs的作用下,電子轉(zhuǎn)移可以通過一個特定的外部電場來控制。當(dāng)外加電場強度小于20×10-4 au(au:...

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 太陽能電池分類
    1.3 染料敏化太陽能電池結(jié)構(gòu)及原理
    1.4 染料敏化太陽能電池的研究進展
        1.4.1 國外研究進展
        1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.5 石墨烯材料在DSSCs的應(yīng)用
    1.6 現(xiàn)階段面臨問題與本文研究內(nèi)容和意義
2 基礎(chǔ)理論方法
    2.1 薛定諤方程
    2.2 密度泛函理論(DFT)
        2.2.1 Thomas-Fermi理論
        2.2.2 Hohenberg-Kohn理論
        2.2.3 Kohn-Sham理論
    2.3 含時密度泛函理論(TD-DFT)
    2.4 理論計算方法
3 石墨烯量子點控制的染料性能研究
    3.1 引言
    3.2 計算方法
    3.3 分析與討論
        3.3.1 染料及其量子點摻雜的空間結(jié)構(gòu)
        3.3.2 前線分子軌道(FMO)分析
        3.3.3 電離能(IP),親和能(EA)以及重組能分析
        3.3.4 光學(xué)性能
        3.3.5 受電場控制的NLO開關(guān)
        3.3.6 受電場影響的光學(xué)性能
    3.4 本章小結(jié)
4 石墨烯層片對DSSCs電子傳輸?shù)挠绊?br>    4.1 引言
    4.2 計算方法
    4.3 分析與討論
        4.3.1 YKP-88和YKP-88/GR復(fù)合物的幾何結(jié)構(gòu)
        4.3.2 FMO分析
        4.3.3 ICT參數(shù)分析
        4.3.4 IP,EA及重組能
        4.3.5 分子內(nèi)弱相互作用分析
        4.3.6 GR對J_SC的影響
        4.3.7 電子轉(zhuǎn)移動力學(xué)
        4.3.8 GR對V_OC的影響
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3867046