太陽能以其取用不盡、綠色清潔的特點成為解決當前能源和環(huán)境問題的理想新能源。量子點敏化太陽能電池作為一種極具潛力的新型太陽能電池正處于高速發(fā)展階段。本論文結合材料合成與器件制作,通過Ti02基量子點敏化太陽能電池光電轉換性能研究,探討影響電池性能的關鍵因素并在電池制作過程中進行有針對性的優(yōu)化,旨在提高量子點敏化太陽能電池的光電轉換效率,主要研究內(nèi)容和結果在第3-5章中進行論述；另外,紅外下轉材料能夠減小太陽光譜與太陽能電池光譜響應之間的失配,在提高硅晶太陽能電池效率方面具有良好的應用前景。基于此,我們探索了兩種具備一定應用潛力的新型紅外下轉換材料,相關工作在第6章中作具體闡述。論文的第1章為緒論部分,主要介紹了本研究的相關背景知識。首先,綜述了太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀；其次,著重探討了量子點敏化太陽能電池的獨特優(yōu)勢、工作原理、器件結構及其研究進展；最后,總結了量子點敏化太陽能電池面臨的主要問題和可能的解決方案。在第2章中,詳細介紹了量子點敏化太陽能電池的制作過程和表征手段。制作過程包括光陽極、電解液、對電極的制作以及“三明治”電池結構的組裝,其中,光陽極的制作又涉及Ti02漿料、光陽極薄膜的... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：143 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 太陽能電池發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 硅晶太陽能電池
        1.2.2 薄膜太陽能電池
        1.2.3 納米晶太陽能電池
    1.3 量子點敏化太陽能電池簡介
        1.3.1 量子點的特性
        1.3.2 器件結構
        1.3.3 工作原理
    1.4 量子點敏化太陽能電池研究進展
        1.4.1 氧化物薄膜
        1.4.2 量子點
        1.4.3 電解質
        1.4.4 對電極
    1.5 量子點敏化太陽能電池面臨的主要問題
    1.6 本論文的主要研究內(nèi)容
    參考文獻
第2章 量子點敏化太陽能電池的制作與表征
    2.1 電池的制作
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 TiO_2薄膜的制作
        2.1.3 量子點的制備
        2.1.4 電解液的配制
        2.1.5 對電極的制作
        2.1.6 電池的組裝
    2.2 電池的表征
        2.2.1 形貌和結構表征
        2.2.2 吸收和反射光譜表征
        2.2.3 電化學性能表征
第3章 陽離子前驅液對SILAR法制備CdS量子點敏化太陽能電池的影響
    3.1 前言
    3.2 CdS量子點敏化TiO_2薄膜的表征
        3.2.1 SEM表征和EDX分析
        3.2.2 吸收光譜
    3.3 電化學性能測試
        3.3.1 J-V特性曲線
        3.3.2 IPCE測試
    3.4 實驗結果分析與討論
    3.5 本章小結
    參考文獻
第4章 TiO_2多孔微球在CdS/CdSe量子點共敏化太陽能電池中的應用
    4.1 前言
    4.2 TiO_2多孔微球的制備和表征
        4.2.1 多孔微球的制備
        4.2.2 形貌和結構表征
    4.3 TiO_2多孔微球光陽極結構特征
        4.3.1 量子點敏化前后光陽極形貌和結構
        4.3.2 吸收和反射光譜
    4.4 基于TiO_2多孔微球光陽極結構的CdS/CdSe量子點共敏化太陽能電池性能
        4.4.1 J-V特性曲線
        4.4.2 電化學阻抗譜
    4.5 TiO_2多孔微球薄膜和納米顆粒薄膜的量子點負載能力對比
        4.5.1 TiO_2多孔微球和納米顆粒的結構特征比較
        4.5.2 兩種光陽極薄膜的量子點負載能力分析
    4.6 聯(lián)合使用TiO_2多孔微球和納米顆粒的光陽極結構優(yōu)化設計
    4.7 基于優(yōu)化光陽極結構的CdS/CdSe量子點共敏化太陽能電池性能
        4.7.1 J-V特性曲線
        4.7.2 電化學阻抗譜
    4.8 本章小結
    參考文獻
第5章 可見至近紅外寬光譜響應量子點敏化太陽能電池
    5.1 前言
    5.2 量子點敏化TiO_2薄膜的制備和表征
        5.2.1 制備過程
        5.2.2 SEM和EDX表征
    5.3 單一PbS量子點敏化太陽能電池
        5.3.1 PbS量子點敏化TiO_2薄膜的XRD表征
        5.3.2 PbS量子點敏化TiO_2薄膜的吸收光譜
        5.3.3 單一PbS量子點敏化太陽能電池的J-V特性曲線
        5.3.4 PbS量子點敏化TiO_2的TEM表征
    5.4 PbS和CdS量子點共敏化太陽能電池
        5.4.1 量子點敏化TiO_2薄膜的吸收光譜
        5.4.2 PbS和CdS量子點共敏化太陽能電池的J-V特性曲線
    5.5 Ag_2S和CdS量子點共敏化太陽能電池
        5.5.1 Ag_2S量子點敏化TiO_2薄膜的EDX分析
        5.5.2 量子點敏化TiO_2薄膜的吸收光譜
        5.5.3 Ag_2S和CdS量子點共敏化太陽能電池的J-V特性曲線
    5.6 本章小結
    參考文獻
第6章 用于提高太陽能電池效率的紅外下轉換材料
    6.1 前言
        6.1.1 研究背景
        6.1.2 紅外下轉換材料的研究進展
        6.1.3 鈮酸鹽基質簡介
    6.2 樣品的制備與表征方法
        6.2.1 高溫固相法制備CaNb_2O_6:Yb~(3+)和YNbO_4:Bi~(3+),Yb~(3+)
        6.2.2 粉末樣品的結構和發(fā)光性質表征方法
    6.3 CaNb_2O_6:Yb~(3+)紅外下轉換材料
        6.3.1 CaNb_2O_6:Yb~(3+)的結構表征
        6.3.2 CaNb_2O_6:Yb~(3+)的發(fā)光性質
        6.3.3 基質向Yb~(3+)的能量傳遞分析
    6.4 YNbO_4:Bi~(3+),Yb~(3+)紅外下轉換材料
        6.4.1 YNbO_4:Bi~(3+),Yb~(3+)的結構表征
        6.4.2 YNbO_4:Bi~(3+),Yb~(3+)的發(fā)光性質
        6.4.3 Bi~(3+)向Yb~(3+)的能量傳遞分析
    6.5 本章小結
    參考文獻
結論與展望
致謝
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]CdSe/ZnS量子點敏化太陽能電池電子注入與光伏性能表征[J]. 郭旭東,馬蓓蓓,王立鐸,高瑞,董豪鵬,邱勇.  物理化學學報. 2013(06)
[2]制備條件對Cu2S光陰極性能的影響[J]. 史繼富,樊曄,徐雪青,徐剛,陳麗華.  物理化學學報. 2012(04)
[3]電解液對CdS薄膜光電化學電池性能的影響[J]. 付存,李陳歡,鄭保戰(zhàn),袁紅雁.  化學研究與應用. 2011(08)
[4]CdSe量子點敏化納米二氧化鈦太陽電池的電化學交流阻抗譜[J]. 徐雪青,徐剛.  中國科學:化學. 2011(01)



本文編號：3476250