納米TiO 2 表面染料分子電解吸附特性研究
發(fā)布時(shí)間：2021-11-26 02:48
染料敏化太陽(yáng)電池（DSSC）自問(wèn)世以來(lái),一直是新能源領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。器件內(nèi)部染料敏化薄膜是DSSC在光電轉(zhuǎn)化過(guò)程中的核心部件,而薄膜表面染料吸附量是影響敏化薄膜性能的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的測(cè)量或控制染料吸附量的方法是用解吸附液沖洗或浸泡敏化薄膜,通過(guò)控制解吸附液的濃度、浸泡時(shí)間等條件間接控制解吸附過(guò)程,難以精確地干預(yù)染料解吸附速率。長(zhǎng)期穩(wěn)定性差是阻礙DSSC市場(chǎng)化一個(gè)重要因素,大量研究結(jié)果都將DSSC的不穩(wěn)定指向了Dyed-TiO2/EL界面,但是尚未有定論。基于此,本論文開(kāi)展了電場(chǎng)作用下納米多孔TiO2薄膜表面多吡啶釕染料分子解吸附動(dòng)力學(xué)、電解吸附機(jī)理、定量解吸附染料研究,以及基于電解吸附技術(shù)重構(gòu)Dyed-TiO2/EL界面對(duì)于電池穩(wěn)定性和延長(zhǎng)電池壽命的研究。首先,探究了不同外加電勢(shì)、薄膜厚度以及解吸附液濃度等條件對(duì)電解吸附染料特性的影響,結(jié)果表明電解吸附是一種精確、可直接控制薄膜上染料吸附量的有效手段;根據(jù)Langmiur等溫吸附理論和準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程得到了-0.6 V電勢(shì)作用下染料解吸附速率kd...
【文章來(lái)源】：南昌航空大學(xué)江西省
【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
染料敏化太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖
南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論DSSC 的光電轉(zhuǎn)換效率 由短路電流密度（Jsc）、開(kāi)路電壓（Voc）和填充因子（FF）綜合決定，如式（1-1）： = × = × × （1-1）式中，Sactive為器件有效面積，Pin為單位面積輸入光功率。圖 1-2 為 DSSC 器件基于二極管的等效電路模型，其伏安特性可由如下公式（1-2）描述：C3C1I
南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論需要吸附染料進(jìn)行敏化來(lái)拓寬光譜吸收范圍，提高對(duì)光的利用率。入射光只有被染料敏化劑吸收并注入電子到半導(dǎo)體導(dǎo)帶中才能轉(zhuǎn)化為光電子，因此染料敏化劑作為DSSC的關(guān)鍵組成部分，其吸收入射光子的能力、轉(zhuǎn)化光電子的能力、與TiO2的配合能力等直接影響著DSSC的光電性能[6]。目前應(yīng)用最為廣泛的染料敏化劑為多吡啶釕類(lèi)敏化劑，包括羧酸多吡啶釕、膦酸多吡啶釕和多核聯(lián)吡啶釕三種。羧酸多吡啶釕類(lèi)敏化劑，吸附基團(tuán)為平面結(jié)構(gòu)，電子可以迅速注入TiO2導(dǎo)帶中，優(yōu)于以膦酸作為吸附基團(tuán)，其中心膦原子sp3雜化，為非平面結(jié)構(gòu)，不能和多吡啶平面很好地共軛，電子激發(fā)態(tài)壽命較短，不利于電子注入；以及優(yōu)于體積較大，難以進(jìn)入納米TiO2孔洞，從而限制吸光效率的的多核聯(lián)吡啶釕類(lèi)敏化劑。N3、N719和黑染料為性能優(yōu)異的羧酸多吡啶釕類(lèi)敏化劑代表[7,8]，其分子結(jié)構(gòu)式如圖1-3。(c)
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]稀土上下轉(zhuǎn)換材料在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用[J]. 郭海永,趙麗,王世敏,董兵海,吳亞丹,夏思. 功能材料. 2017(06)
[2]柔性染料敏化太陽(yáng)能電池TiO2光陽(yáng)極的制備[J]. 陳蔚,劉陽(yáng)橋,羅建強(qiáng),靳喜海,孫靜,高濂. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2014(06)
博士論文
[1]染料敏化太陽(yáng)能電池TiO2光陽(yáng)極的微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與界面調(diào)控[D]. 趙培陸.吉林大學(xué) 2017
[2]二氧化鈦納米片基染料敏化太陽(yáng)能電池的制備[D]. 范佳杰.武漢理工大學(xué) 2012
碩士論文
[1]染料敏化太陽(yáng)電池“成熟期”內(nèi)固/液界面過(guò)程研究[D]. 梁忠冠.南昌航空大學(xué) 2015
[2]染料敏化太陽(yáng)電池（DSSC）光陽(yáng)極的研究[D]. 陳東坡.河北工業(yè)大學(xué) 2011
本文編號(hào)：3519262
【文章來(lái)源】：南昌航空大學(xué)江西省
【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
染料敏化太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)圖
南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論DSSC 的光電轉(zhuǎn)換效率 由短路電流密度（Jsc）、開(kāi)路電壓（Voc）和填充因子（FF）綜合決定，如式（1-1）： = × = × × （1-1）式中，Sactive為器件有效面積，Pin為單位面積輸入光功率。圖 1-2 為 DSSC 器件基于二極管的等效電路模型，其伏安特性可由如下公式（1-2）描述：C3C1I
南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章 緒論需要吸附染料進(jìn)行敏化來(lái)拓寬光譜吸收范圍，提高對(duì)光的利用率。入射光只有被染料敏化劑吸收并注入電子到半導(dǎo)體導(dǎo)帶中才能轉(zhuǎn)化為光電子，因此染料敏化劑作為DSSC的關(guān)鍵組成部分，其吸收入射光子的能力、轉(zhuǎn)化光電子的能力、與TiO2的配合能力等直接影響著DSSC的光電性能[6]。目前應(yīng)用最為廣泛的染料敏化劑為多吡啶釕類(lèi)敏化劑，包括羧酸多吡啶釕、膦酸多吡啶釕和多核聯(lián)吡啶釕三種。羧酸多吡啶釕類(lèi)敏化劑，吸附基團(tuán)為平面結(jié)構(gòu)，電子可以迅速注入TiO2導(dǎo)帶中，優(yōu)于以膦酸作為吸附基團(tuán)，其中心膦原子sp3雜化，為非平面結(jié)構(gòu)，不能和多吡啶平面很好地共軛，電子激發(fā)態(tài)壽命較短，不利于電子注入；以及優(yōu)于體積較大，難以進(jìn)入納米TiO2孔洞，從而限制吸光效率的的多核聯(lián)吡啶釕類(lèi)敏化劑。N3、N719和黑染料為性能優(yōu)異的羧酸多吡啶釕類(lèi)敏化劑代表[7,8]，其分子結(jié)構(gòu)式如圖1-3。(c)
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]稀土上下轉(zhuǎn)換材料在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用[J]. 郭海永,趙麗,王世敏,董兵海,吳亞丹,夏思. 功能材料. 2017(06)
[2]柔性染料敏化太陽(yáng)能電池TiO2光陽(yáng)極的制備[J]. 陳蔚,劉陽(yáng)橋,羅建強(qiáng),靳喜海,孫靜,高濂. 無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2014(06)
博士論文
[1]染料敏化太陽(yáng)能電池TiO2光陽(yáng)極的微納結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與界面調(diào)控[D]. 趙培陸.吉林大學(xué) 2017
[2]二氧化鈦納米片基染料敏化太陽(yáng)能電池的制備[D]. 范佳杰.武漢理工大學(xué) 2012
碩士論文
[1]染料敏化太陽(yáng)電池“成熟期”內(nèi)固/液界面過(guò)程研究[D]. 梁忠冠.南昌航空大學(xué) 2015
[2]染料敏化太陽(yáng)電池（DSSC）光陽(yáng)極的研究[D]. 陳東坡.河北工業(yè)大學(xué) 2011
本文編號(hào)：3519262
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