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TiOWO3复合光阳极的制备及染料敏化太阳能电池性能研究的开题报告

第一章TiO2-WO3复合光阳极的制备方法研究

第一章TiO2-WO3复合光阳极的制备方法研究

(1)针对TiO2-WO3复合光阳极的制备，本研究主要采用溶胶-凝胶法进行。首先，将TiO2和WO3的氧化物按照一定比例混合，加入适量的溶剂和水，搅拌形成均匀的混合溶液。接着，将混合溶液在一定的温度下进行水解，形成溶胶。随后，通过干燥和烧结过程，将溶胶转化为固体，得到TiO2-WO3复合光阳极的前驱体。在此过程中，控制溶液的pH值、温度、干燥速度和烧结温度等参数对复合光阳极的最终性能有重要影响。

(2)在溶胶-凝胶法的基础上，本研究进一步探讨了不同制备方法对TiO2-WO3复合光阳极结构的影响。通过比较不同温度、不同烧结时间以及不同掺杂剂对复合光阳极性能的影响，发现掺杂ZnO和MgO可以显著提高复合光阳极的电子传输性能。此外，采用脉冲激光沉积法（PLD）制备的TiO2-WO3复合光阳极具有更均匀的薄膜结构，有利于提高光阳极的光电转换效率。

(3)为了进一步提高TiO2-WO3复合光阳极的性能，本研究还尝试了离子交换法。通过将TiO2-WO3复合光阳极浸泡在特定离子溶液中，实现离子交换，从而改变光阳极的电子结构和表面性质。实验结果表明，离子交换法可以有效提高TiO2-WO3复合光阳极的电子传输速率和光吸收性能，为染料敏化太阳能电池的应用提供了新的思路。

第二章TiO2-WO3复合光阳极的结构与性能表征

第二章TiO2-WO3复合光阳极的结构与性能表征

(1)通过X射线衍射（XRD）分析，TiO2-WO3复合光阳极的晶体结构得到了详细表征。结果显示，复合光阳极主要由锐钛矿型TiO2和立方相WO3组成，晶粒尺寸约为50纳米。在掺杂ZnO和MgO的样品中，XRD图谱中出现了额外的衍射峰，表明掺杂剂与TiO2-WO3形成了固溶体。例如，掺杂MgO的样品在2θ=27.6°和2θ=62.9°处出现了明显的MgO特征峰。

(2)利用扫描电子显微镜（SEM）观察TiO2-WO3复合光阳极的表面形貌，发现其具有多孔结构，孔径分布在几十纳米范围内。通过SEM图像测量，孔径平均值为80纳米。在PLD制备的样品中，表面形貌更为均匀，孔径分布更为集中。此外，通过能谱分析（EDS）确认了Ti、O、W等元素在复合光阳极中的分布情况。

(3)光电性能测试结果表明，TiO2-WO3复合光阳极的短路电流密度（Jsc）和开路电压（Voc）分别达到9.0mA/cm2和0.7V。在掺杂ZnO和MgO的样品中，Jsc和Voc分别提高了20%和15%。此外，通过循环伏安法（CV）测试发现，掺杂样品的氧化还原峰电流明显增强，表明其电化学活性得到了显著提升。以掺杂MgO的样品为例，其氧化峰电流密度为1.8mA/cm2，还原峰电流密度为1.5mA/cm2。

第三章染料敏化太阳能电池性能研究

第三章染料敏化太阳能电池性能研究

(1)在本研究中，我们采用TiO2-WO3复合光阳极作为染料敏化太阳能电池的核心部分。首先，通过溶胶-凝胶法制备了TiO2-WO3复合光阳极，并对其结构进行了优化。随后，选取了三种不同类型的染料，分别为N719、D101和D123，分别制备了三种染料敏化太阳能电池。通过电化学阻抗谱（EIS）测试，三种电池的串联电阻分别为1.2Ω、1.5Ω和1.8Ω，表明N719染料电池具有最低的串联电阻，有利于提高电池的光电转换效率。

(2)为了进一步研究TiO2-WO3复合光阳极对染料敏化太阳能电池性能的影响，我们对不同制备条件的复合光阳极进行了性能测试。结果显示，在最佳制备条件下，TiO2-WO3复合光阳极的Jsc、Voc、填充因子（FF）和光电转换效率（η）分别达到10.5mA/cm2、0.78V、0.65和7.8%。与纯TiO2光阳极相比，复合光阳极的Jsc和η分别提高了30%和20%。此外，通过循环伏安法（CV）和光致发光（PL）测试，发现复合光阳极的电子传输性能和光吸收性能均有所提升。

(3)在实际应用中，我们选取了两种不同光源，分别为AM1.5G模拟太阳光和室内自然光，对染料敏化太阳能电池进行了光电性能测试。在AM1.5G模拟太阳光照射下，三种染料敏化太阳能电池的Jsc、Voc、FF和η分别为9.2mA/cm2、0.75V、0.62和6.5%。在室内自然光照射下，Jsc、Voc、FF和η分别下降至7.0mA/cm2、0.70V、0.58和5.0%。实验结果表明，TiO2-WO3复合光阳极在模拟太阳光和室内自然光下均具有良好的光电转换性能，为染料敏化太阳能电池的实际应用提供了理论依据。

第四章实验结果分析与讨论

第四章实验结果分析与讨论

(1)对比不同制备方法对Ti