發(fā)布時間：2022-01-01 21:27

　　染料敏化太陽能電池（Dye-Sensitized Solar Cells, DSSC）由于成本低、生產(chǎn)工藝簡單、原材料豐富等受到國內(nèi)外科研工作者的廣泛關(guān)注。目前,DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率還遠低于理論值,而作為DSSC的重要組成之一的光陽極,其性能直接影響DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率,本文對ZnO/TiO2復合光陽極DSSC進行了研究。以尿素和硝酸鋅為原料,采用水熱法制備ZnO納米片自組裝微球；運用水熱法和機械混合法制備ZnO/TiO2復合粉體；采用浸漬法制備ZnO/TiO2核殼結(jié)構(gòu)粉體,并將它們作為光陽極材料應(yīng)用于DSSC中。采用XRD、SEM、TEM、XPS和EDS對ZnO/TiO2粉體和膜進行了表征,測試了不同光陽極薄膜組裝成DSSC的I-V曲線、IPCE曲線和EIS阻抗譜。主要結(jié)果如下：（1）當尿素與硝酸鋅摩爾比為3：1時,采用水熱法制備的ZnO微球直徑約為15～20μm,由厚度約為25 nm的片狀結(jié)構(gòu)組裝而成。將其通過先漩渦超聲再球磨的工藝制備漿料,采用刮刀法制備膜厚為34.33μm的光陽極膜,所得電池的開路電壓Voc、短路電流密度Jsc、填充因子FF,光電轉(zhuǎn)換效率分別達到0.65 V... 

【文章來源】：景德鎮(zhèn)陶瓷大學江西省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 引言
2 文獻綜述
    2.1 太陽能電池研究的歷史發(fā)展
    2.2 染料敏化太陽能的研究現(xiàn)狀
    2.3 染料敏化太陽能的結(jié)構(gòu)
        2.3.1 導電基底
        2.3.2 納米晶半導體光陽極
        2.3.3 染料敏化劑
        2.3.4 電解質(zhì)
        2.3.5 對電極
    2.4 染料敏化太陽能電池工作原理
    2.5 DSSC的光電特性參數(shù)
        2.5.1 I-V曲線
        2.5.2 入射單色光子—電子轉(zhuǎn)化效率(IPCE)
        2.5.3 電化學阻抗譜(EIS)
    2.6 ZnO/TiO_2復合光陽極薄膜的研究現(xiàn)狀
        2.6.1 ZnO的性質(zhì)
        2.6.2 復合光陽極的研究現(xiàn)狀
        2.6.3 ZnO/TiO_2核殼結(jié)構(gòu)光陽極制備方法及研究現(xiàn)狀
    2.7 本論文的研究目標和意義
3 水熱法制備多級結(jié)構(gòu)ZnO微球及其電池性能研究
    3.1 實驗過程
        3.1.1 ZnO微球的制備
        3.1.2 漿料的制備
        3.1.3 導電玻璃的清洗
        3.1.4 光陽極薄膜的制備
        3.1.5 染料和電解質(zhì)的制備
        3.1.6 對電極的制備
        3.1.7 DSSC的組裝
    3.2 表征
        3.2.1 物相分析
        3.2.2 形貌分析
        3.2.3 X射線光電子能譜分析(XPS)
        3.2.4 能量色散顯微分析(EDS)
        3.2.5 I-V曲線測試
        3.2.6 IPCE測試
        3.2.7 電化學阻抗譜(EIS)
        3.2.8 膜厚測試
        3.2.9 紫外可見吸收性能測試
        3.2.10 染料吸附量測試
    3.3 實驗結(jié)果及分析
        3.3.1 尿素硝酸鋅摩爾比對電池性能的影響
        3.3.2 漿料制備工藝對電池性能的影響
        3.3.3 不同膜厚對電池性能的影響
    3.4 本章小結(jié)
4 ZnO/TiO_2復合光陽極的制備及電池性能研究
    4.1 實驗過程
        4.1.1 水熱法制備ZnO/TiO_2復合粉
            4.1.1.1 ZnO/TiO_2復合粉的制備
            4.1.1.2 ZnO/TiO_2復合粉體漿料的制備
            4.1.1.3 ZnO/TiO_2光陽極膜的制備
        4.1.2 機械混合法制備ZnO/TiO_2復合粉
            4.1.2.1 TiO_2納米粉體的制備
            4.1.2.2 ZnO納米粉體的制備
            4.1.2.3 ZnO/TiO_2光陽極膜的制備
    4.2 實驗結(jié)果與分析
        4.2.1 水熱法制備ZnO/TiO_2粉體
            4.2.1.1 ZnO/TiO_2復合粉體的物相分析
            4.2.1.2 ZnO/TiO_2復合粉體的形貌分析
            4.2.1.3 n(Zn~(2+))：n(Ti~(4+))對ZnO/TiO_2復合光陽極光電轉(zhuǎn)換性能的影響
        4.2.2 機械混合法制備ZnO/TiO_2復合光陽極薄膜
            4.2.2.1 ZnO、TiO_2納米粉體的物相及形貌分析
            4.2.2.2 ZnO/TiO_2復合光陽極的電池性能
    4.3 本章小結(jié)
5 ZnO/TiO_2殼核結(jié)構(gòu)的制備及電池性能研究
    5.1 實驗過程
        5.1.1 醇熱法制備ZnO納米棒
        5.1.2 浸漬法制備ZnO/TiO_2核殼結(jié)構(gòu)粉體
        5.1.3 ZnO/TiO_2核殼結(jié)構(gòu)粉體光陽極的制備
        5.1.4 染料的制備
    5.2 實驗結(jié)果與分析
        5.2.1 ZnO/TiO_2復合粉體的形貌分析
        5.2.2 配制染料所用的溶劑及浸漬時間對電池性能的影響
        5.2.3 在TBOT中浸漬次數(shù)對電池電轉(zhuǎn)換性能的影響
        5.2.4 TBOT濃度對電池電轉(zhuǎn)換性能的影響
        5.2.5 不同形貌的ZnO/TiO_2核殼結(jié)構(gòu)對電池電轉(zhuǎn)換性能的影響
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點
不足與展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
[1]陽極氧化法制備TiO2納米管及其電池性能研究[J]. 王艷香,李海超,范學運,楊志勝,黃麗群,孫健.  人工晶體學報. 2014(08)
[2]二氧化鈦包覆氧化鋅納米陣列光陽極的制備與性能[J]. 王璟,丁雨田,胡勇,張增明,尚興記.  硅酸鹽學報. 2014(07)
[3]染料敏化太陽能電池的電子傳輸和復合特性研究[J]. 左志鵬,魏愛香,林康保,劉俊,招瑜.  人工晶體學報. 2012(06)
[4]ZnO/TiO2納米管晶膜電極的制備及光電性能[J]. 趙麗,范佳杰,李靜,戴國田,王世敏.  無機材料學報. 2012(06)
[5]ZnO-TiO2染料敏化太陽能電池的制備和性能[J]. 劉俊,魏愛香,劉傳標,趙旺.  復合材料學報. 2011(06)
[6]金紅石型TiO2納米棒的制備及其在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用[J]. 蘭章,吳季懷,林建明,黃妙良.  無機材料學報. 2011(02)
[7]N-TiO2/ZnO復合納米管陣列的摻雜機理及其光催化活性[J]. 翟曉輝,龍繪錦,董江舟,曹亞安.  物理化學學報. 2010(03)
[8]TiO2/ZnO薄膜紫外探測器的光電特性[J]. 王怡,江偉,邢光建,武光明,李東臨.  半導體光電. 2009(04)
[9]染料敏化太陽能電池光陽極及其敏化研究進展[J]. 王青,夏詠梅,何祖明,李新麗,乜偉,徐鶯歌.  科技導報. 2009(01)
[10]ZnO/TiO2復合薄膜的制備及性能表征[J]. 于仙仙,胡志強,王一,高巖,李國.  電源技術(shù). 2007(07)

碩士論文
[1]染料敏化太陽能電池對電極的研究[D]. 江和棟.景德鎮(zhèn)陶瓷學院 2014



本文編號：3562875