本文關(guān)鍵詞：二氧化鈦納米陣列的制備及其在光伏器件中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 二氧化鈦 納米結(jié)構(gòu) 水熱法 陽極氧化法 染料敏化太陽能電池 三維非晶硅太陽能電池

【摘要】：二氧化鈦(TiO_2)是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料,其金紅石相、銳鈦礦相和板鈦礦相的禁帶寬度分別為3.2eV、3.2eV和2.96eV,具有獨(dú)特的光催化性能和光電性能,關(guān)于二氧化鈦的研究已經(jīng)成為目前能源與環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。一維或二維的有序Ti02納米陣列結(jié)構(gòu)具有直接的電子傳輸通道,減少電荷傳輸過程中發(fā)生的復(fù)合,有利于提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換性能。本文著重研究四種有序Ti02納米陣列結(jié)構(gòu)的合成與形貌調(diào)控,并將其應(yīng)用于染料敏化太陽能電池與三維非晶硅太陽能電池。本論文的主要工作如下：通過調(diào)控水熱反應(yīng)條件和陽極氧化電化學(xué)條件合成了多種新型的TiO_2納米陣列結(jié)構(gòu)系統(tǒng)研究了制備參數(shù)對(duì)納米結(jié)構(gòu)生成及形貌的影響,并探索了納米結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理。采用水熱反應(yīng)法以鈦酸四正丁酯/鹽酸為反應(yīng)體系,以摻氟氧化錫(FTO)導(dǎo)電玻璃為反應(yīng)基底,通過調(diào)控反應(yīng)溶液鹽酸含量、FTO基底種子層以及反應(yīng)基底的放置方式,制備了不同形貌的Ti02納米線陣列結(jié)構(gòu)。采用水熱反應(yīng)法以鈦酸四正丁酯/冰醋酸/硝酸銀為反應(yīng)體系,以FTO導(dǎo)電玻璃為反應(yīng)基底,通過調(diào)控FTO基底種子層、硝酸銀的含量以及熱處理方法,制備了不同形貌的Ti02納米薄片薄膜結(jié)構(gòu)。采用陽極氧化法以氟化銨/乙二醇/水為電解液,鈦片及鍍鈦的FTO為反應(yīng)基底,通過調(diào)控電解液含水量、電極距離、反應(yīng)電壓,制備了不同形貌的TiO_2納米管陣列結(jié)構(gòu)和Ti02納米互穿孔道陣列結(jié)構(gòu)。將TiO_2納米陣列結(jié)構(gòu)應(yīng)用于染料敏化太陽能電池(DSSCs)光陽極中,獲得較好的光電轉(zhuǎn)換性能。本文設(shè)計(jì)一種新型TiO_2納米薄片-TiO_2散射層光陽極并制備DSSCs,相比傳統(tǒng)P25材料制備的電池,效率提高了17%。以Ti02陣列薄膜結(jié)構(gòu)為支架構(gòu)建三維非晶硅薄膜太陽能電池,分析得出三維結(jié)構(gòu)非晶硅薄膜的光吸收比平板結(jié)構(gòu)非晶硅薄膜高出25%～100%。通過制備三維非晶硅薄膜太陽能電池并進(jìn)行表征,探討其可行性。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 納米結(jié)構(gòu) 水熱法 陽極氧化法 染料敏化太陽能電池 三維非晶硅太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ134.11;TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 概述9-10
• 1.2 TiO_2納米陣列材料10-13
• 1.2.1 TiO_2晶體結(jié)構(gòu)10-11
• 1.2.2 納米材料特性11-12
• 1.2.3 TiO_2的材料特性12-13
• 1.2.4 TiO_2的能帶結(jié)構(gòu)13
• 1.3 TiO_2納米材料的研究進(jìn)展13-14
• 1.4 TiO_2納米陣列的合成方法及其原理14-16
• 1.4.1 水熱法制備TiO_2納米陣列薄膜14-15
• 1.4.2 電化學(xué)法制備TiO_2納米薄膜15-16
• 1.5 染料敏化太陽能電池16-18
• 1.6 非晶硅薄膜太陽能電池18-19
• 1.7 本課題研究?jī)?nèi)容及意義19-20
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分20-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器20-21
• 2.2 TiO_2納米陣列的制備21-22
• 2.2.1 基底處理21-22
• 2.2.2 TiO_2納米陣列的制備22
• 2.3 DSSCs的制備22-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 TiO_2納米陣列的制備及表征26-44
• 3.1 TiO_2納米線陣列的制備26-30
• 3.1.1 TiO_2納米線陣列的制備26
• 3.1.2 鹽酸含量對(duì)TiO_2納米線陣列薄膜的形貌影響26-28
• 3.1.3 種子層對(duì)TiO_2納米線陣列薄膜的形貌影響28-29
• 3.1.4 生長(zhǎng)基底的放置方式對(duì)TiO_2納米線陣列薄膜的形貌影響29-30
• 3.2 TiO_2納米薄片薄膜的制備及表征30-34
• 3.2.1 TiO_2納米薄片薄膜的制備30-31
• 3.2.2 種子層對(duì)TiO_2納米薄片薄膜形貌的影響31-32
• 3.2.3 AgNO_3含量對(duì)TiO_2納米薄片薄膜形貌的影響32-33
• 3.2.4 熱處理?xiàng)l件對(duì)TiO_2納米薄片薄膜形貌的影響33-34
• 3.3 基于不同基底陽極氧化法TiO_2納米管陣列的制備及表征34-43
• 3.3.1 基于不同基底陽極氧化法制備TiO_2納米管陣列的制備34
• 3.3.2 陽極氧化法制備TiO_2納米管陣列的形成機(jī)理34-35
• 3.3.3 基于鈦片基底制備TiO_2納米管陣列35-37
• 3.3.4 基于ITO基底沉積鈦膜制備TiO_2納米互穿多孔薄膜37-38
• 3.3.5 電解液含水量對(duì)TiO_2互穿多孔薄膜形貌的影響38-40
• 3.3.6 電極距離對(duì)TiO_2互穿多孔薄膜形貌的影響40-41
• 3.3.7 電壓對(duì)TiO_2互穿多孔薄膜形貌的影響41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 TiO_2納米陣列在太陽能電池中的應(yīng)用44-52
• 4.1 TiO_2納米陣列在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用44-48
• 4.1.1 DSSCs的制備44-46
• 4.1.2 TiO_2納米薄片薄膜在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用46-48
• 4.2 基于TiO_2納米陣列的三維薄膜硅太陽能電池的構(gòu)建48-51
• 4.2.1 基于TiO_2納米陣列基底的三維薄膜硅太陽能電池的構(gòu)建48-49
• 4.2.2 三維薄膜硅太陽能電池的構(gòu)建及其可行性討論49-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第五章 結(jié)論與展望52-54
• 5.1 論文主要工作與結(jié)論52
• 5.2 展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果58-59
• 致謝59

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