染料敏化太阳能电池光阳极的性能研究-应用化学专业论文.docx

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染料敏化太阳能电池光阳极的性能研究-应用化学专业论文

独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果,也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:签字日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解 天津大学有关保留、使用学位论文的规定。 特授权 天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名:导师签名:签字日期:年月日签字日期:年月日摘要染料敏化太阳能电池(DSSC)作为一种新型太阳能电池,因其具有制备工 艺简单、成本低、无污染和光电转换效率高等优点,而被认为是最具有发展前景 的太阳能电池之一。本论文主要的工作就是对 DSSC 光阳极的性能进行研究,制 备不同类型的纳米半导体材料(纳米 ZnO、纳米 TiO2 空心球),并改进纳米材料 制备光阳极薄膜的工艺过程,来提高 DSSC 的光电转换效率。本论文采用二氧化钛(P25)与乙基纤维素、松油醇混合,经过高能球磨、 旋转蒸发以及研磨等方法来制备合适浓度的 TiO2 浆料,再通过丝网印刷法制作 TiO2 光阳极薄膜。并且对 TiO2 光阳极的表面形貌、透光率以及光电转换效率进 行测试,然后研究了光阳极薄膜厚度、TiCl4 溶液处理以及大粒径 TiO2 作为光散 射层对 DSSC 光电性能的影响。当光阳极薄膜厚度约为 15 μm、大粒径二氧化钛(DHS-Nano T200)作为光散射层以及 0.05 mol/L TiCl4 溶液对 TiO2 半导体薄膜 进行处理时,所制备的 TiO2 光阳极获得了 6.05%的光电转换效率。在低温条件下,由乙酸锌在 LiOH 溶液中直接水解制备纳米 ZnO,所得产物具有纯度高、结晶完整、粒径可控及分散性好等特点,并将其应用于 DSSC 光阳 极,获得了 2.47%的光电转换效率。此外,将纳米 ZnO 与 TiO2 混合制备复合材料的光阳极薄膜,当纳米 ZnO 的质量分数为 20%时,所制备的光阳极获得了6.44%的光电转换效率。通过无皂乳液聚合法制备甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯( MMA-BA)模板, 并利用钛酸丁酯在模板上进行水解制备了纳米 TiO2 空心球(粒径约 250 nm 和壁 厚约 50 nm)。此 TiO2 空心球具有分散性好、密度低、比表面积高以及多孔结构 等特点,将其应用于离子液体电解液 DSSC,获得了 3.79%的光电转换效率,相 对于 P25 二氧化钛提高了 28%。采用 ITO/PET 导电塑料为柔性导电基底,以电泳沉积与机械压膜相结合的方 法制备柔性 DSSC 光阳极,并且研究了导电基底、机械压力对 DSSC 光电转换效率的影响,最终获得了光电转换效率为 1.82%的柔性 DSSC。关键词:染料敏化太阳能电池 TiO2 光阳极纳米 ZnOTiO2 空心球 电泳沉积ABSTRACTDye-sensitized solar cell (DSSC) is a new type of photoelectric chemical solar cell with low cost, simple preparation procedure, stable photoelectric performance, high photoelectric conversion efficiency and friendly environment action, which has a good prospect in the research of solar cell. Because of a further higher efficiency and lower cost, the solar cell based on nano-semiconductor materials and technology brings a large range of attention. This paper focus on the performance for the anode of the DSSC, and we study the effect of the key components to photoelectric property of the DSSC, including nanoporous TiO2 films, redox el

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