当前位置: 首页 > 学术论文 > 太阳能 > 正文

ZnO基染料敏化太阳能电池光阳极的制备及光伏性能研究

关注热度:129   来源:新能源学术论文  作者:王光超
相似论文 相关推荐 你可能关注 点击排行 我要评论

【摘要】:在能源危机与环境污染日益凸显和亟待解决的大背景下,以太阳能为代表的新能源的开发与利用,实现能源产业的可持续发展成为缓解能源危机与环境污染局势的关键。太阳能电池作为太阳能光伏应用的有效器件之一,得到了越来越多的科研工作者的研究和关注。本论文对太阳能电池的研究发展状况,尤其是染料敏化太阳能电池(DSSCs)的组成结构、工作原理、光电性能的影响因素以及表征测试方法,做了较为详细的论述,着重把提高ZnO DSSCs的光电转换效率作为本论文工作的出发点,开展了以下几方面的工作: 1.通过乙酸锌水溶液处理ZnO纳米晶光阳极,讨论了ZnO纳米晶DSSCs的表面化学修饰处理对DSSCs光电性能及电化学性能的影响。研究表明乙酸锌水溶液处理ZnO纳米晶光阳极后,光阳极中形成了纳米团聚体结构,并且随着处理时间的延长,纳米团聚体的数量增多且尺寸分布不均匀,表面有微孔。这样的结构一方面能有效减小纳米晶颗粒间的晶界数,减小光生电子的散射,抑制电子的复合;另一方面,纳米团聚体能起到光散射层的作用,增加光的捕获效率,而表面的微孔有利于电解液的渗入。 2.采用同轴静电纺丝法制备了TiO_2空心纳米纤维,并经聚乙二醇超声分散后掺入到ZnO纳米晶浆料中,制备了一系列不同质量分数的电极浆料,再通过传统的刮涂法制备了TiO_2/ZnO复合光阳极。研究了TiO_2空心纳米纤维作为光散射层对复合光阳极的光捕获效率的影响,结合ZnO纳米颗粒在染料吸附方面的贡献,讨论了不同质量分数TiO_2空心纳米纤维的掺杂对电池光电转换效率的影响。同时,研究了ZnO与TiO_2由于能级结构的差别在复合光阳极中形成的能量势垒对电子注入和复合的影响。结果表明,随着TiO_2空心纤维的掺入,光阳极的光捕获效率逐渐增大,尤其是在600~800nm的光波区域内。TiO_2空心纤维的质量分数为10%时,获得最大的短路电流密度13.15mA·cm~(-2)和最高的光电转换效率4.59%。 3.采用溶胶凝胶法制备前驱体溶液,结合静电喷雾法制备了ZnO纳米球。将其作为阳极材料,组装ZnO纳米球的DSSCs,研究其光电转换性能,并结合暗态下的电化学阻抗谱,研究了ZnO纳米球光阳极与电解液界面的电子复合情况。结果表明,ZnO纳米球作光阳极能有效抑制电子复合,延长电子寿命。
【关键词】:DSSCs TiO_2空心纳米纤维 复合光阳极 ZnO纳米球 电化学阻抗
【学位授予单位】:湘潭大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM914.4
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-9
  • 第1章 绪论9-21
  • 1.1 引言9
  • 1.2 太阳能电池的发展背景和方向9-12
  • 1.2.1 硅基太阳能电池10
  • 1.2.2 多元化合物薄膜太阳能电池10-11
  • 1.2.3 聚合物多层修饰太阳能电池11
  • 1.2.4 纳米晶染料敏化太阳能电池(DSSCs)11-12
  • 1.3 DSSCs 的结构、工作原理及测试条件和表征参数12-17
  • 1.3.1 DSSCs 的结构12-13
  • 1.3.2 DSSCs 的工作原理13-15
  • 1.3.3 DSSCs 的测试条件和主要性能表征参数15-17
  • 1.4 选题背景及研究现状17-20
  • 1.4.1 选题背景17
  • 1.4.2 ZnO DSSCs 的研究现状17-20
  • 1.5 本论文的设计思路及主要研究内容20-21
  • 第2章 乙酸锌预处理对 ZnO 纳米晶 DSSCs 性能的影响21-32
  • 2.1 引言21
  • 2.2 实验部分21-26
  • 2.2.1 实验材料21-22
  • 2.2.2 实验仪器设备22
  • 2.2.3 ZnO 光阳极的制备工艺流程22-23
  • 2.2.4 电池的组装23
  • 2.2.5 表征与测试方法23-26
  • 2.3 结果与讨论26-31
  • 2.3.1 乙酸锌预处理光阳极表面形貌分析26
  • 2.3.2 乙酸锌预处理对 DSSCs 光伏性能影响分析26-29
  • 2.3.3 乙酸锌处理对光阳极染料吸附量的影响29
  • 2.3.4 乙酸锌处理对 DSSCs 电化学性能影响29-31
  • 2.4 本章小结31-32
  • 第3章 TiO_2纳米纤维/ZnO 纳米颗粒复合光阳极的制备及光电性能研究32-45
  • 3.1 引言32-33
  • 3.2 实验部分33-37
  • 3.2.1 实验材料33
  • 3.2.2 实验仪器设备33-34
  • 3.2.3 ZnO NPs/TiO_2NFs 复合光阳极的制备34-36
  • 3.2.5 表征与测试方法36-37
  • 3.3 结果与讨论37-44
  • 3.3.1 TiO_2空心纤维的形貌及结构分析37-38
  • 3.3.2 ZnO NPs/TiO_2NFs 复合光阳极的表面形貌分析38
  • 3.3.3 ZnO NPs/TiO_2NFs 复合光阳极的晶体结构分析38-39
  • 3.3.4 ZnO NPs/TiO_2NFs 复合光阳极光伏性能分析39-40
  • 3.3.5 ZnO NPs/TiO_2NFs 复合光阳极染料吸附量分析40-41
  • 3.3.6 ZnO NPs/TiO_2NFs 复合光阳极透射光谱分析41-42
  • 3.3.7 ZnO NPs/TiO_2NFs 复合光阳极 DSSCs 电化学阻抗分析42-44
  • 3.4 本章小结44-45
  • 第4章 电喷法制备 ZnO 纳米球及其用作 DSSCs 光阳极的研究45-52
  • 4.1 引言45-46
  • 4.2 实验部分46-48
  • 4.2.1 实验材料46
  • 4.2.2 实验仪器设备46-47
  • 4.2.3 ZnO 纳米球光阳极的制备47-48
  • 4.2.5 表征与测试方法48
  • 4.3 结果与讨论48-51
  • 4.3.1 表面形貌分析48-49
  • 4.3.2 X 射线衍射(XRD)分析49
  • 4.3.3 光伏性能分析49-50
  • 4.3.4 电化学性能研究50-51
  • 4.4 本章小结51-52
  • 总结与展望52-54
  • 参考文献54-60
  • 致谢60-61
  • 攻读硕士期间发表的论文情况61


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

透明导电氧化物薄膜的研究进展    王敏,蒙继龙

染料敏化太阳能电池的研究进展    梅翠玉;王小平;王丽军;刘欣欣;李怀辉;梁鹏飞;卢炎聪;

沉积ZnO膜的MOCVD装置的研制    易贵华,尹洪禹

透明导电GZO/Cu/GZO多层薄膜的室温生长及性能研究    别勋;王钰萍;吕建国;叶志镇;

掺杂ZnO臭氧敏感特性研究    杨留方,赵景畅,吴兴惠

掺杂对纳米ZnO粉末晶粒度和结构的影响    舒小林,胡望宇,王玲玲,张邦维,黄杨程,宋应东,肖汉宁

ZnO∶Tb透明导电薄膜的制备及其特性研究    方泽波,朋兴平,谭永胜,何志巍,王印月

GaN蓝光材料新型ZnO/Si外延衬底的溅射沉积    贺洪波,范正修,姚振钰,汤兆胜

ZnO超微粒子的量子尺寸效应和光催化性能    井立强,孙晓君,郑大方,徐跃,李万程,蔡伟民

CO对ZnO脱硫行为的影响    刘文静 ,樊惠玲 ,李春虎 ,郭汉贤

水含量对溶剂热合成ZnO微结构的影响    江浩;顾锋;李春忠;

先进无机材料表面的金属化—ZnO薄膜技术    沈伟;彭德全;沈晓丹;

染料敏化太阳能电池用三维海胆状ZnO微纳结构光阳极的合成与光电转换性能研究    张新华;陈翌庆;程银芬;

先进无机材料表面的金属化——ZnO薄膜技术    沈伟;彭德全;沈晓丹;

稀土掺杂ZnO材料的发光特性研究进展    王齐;周大成;邱建备;

ZnO纳米晶的拉曼光谱    吴尝;朱克荣;周广东;

ZnO透明导电薄膜室温生长及其在太阳能电池中的应用    吕建国;王钰萍;黄继杰;

基于ZnO纳米阵列的应力传感器构建及性能测试    张铮;黄运华;李萍;廖庆亮;张跃;

准单晶ZnO薄膜的制备及其光学特性研究    周小芳;

原位观察单根ZnO纳米线同质外延生长    朱瑞;许宏钧;孙杨慧;张敬民;陈莉;徐军;俞大鹏;

染料敏化太阳能电池更高效    张宁

未来主导:染料敏化太阳能电池    本报记者 滕继濮

染料敏化太阳能电池专利申请分析    素白

太阳能电池制造设备成行业新增长点    王俊朝 金存忠 盛金龙

揭秘太阳能电池    中国科技馆 李春才

太阳能电池:让你用得起    李禾

日本京瓷投资天津生产太阳能电池    记者孙东民

保定成为太阳能电池生产基地    记者李斌

努力建设节能环保型城市    于群

“三座大山”遮挡了太阳    罗兵

ZnO中的杂质行为与p型掺杂    汤琨

ZnO基宽禁带稀磁半导体材料的制备及性能研究    张晓

过渡元素掺杂ZnO稀磁半导体的制备及性质研究    刘洋

共掺杂p型ZnO和富氮Zr-N薄膜的制备、性能及表征    隋瑛锐

ZnO薄膜的制备及其晶体管性能研究    陈韬

氧氩比和氢离子注入对ZnO薄膜微结构及光学性能的影响    胡懿

ZnO薄膜及其光电子器件中的晶格失配与应力问题研究    李永峰

P型ZnO薄膜的制备及其结构、光学和电学性质的研究    杨通

ZnO薄膜和纳米结构的制备及其特性研究    高世勇

ZnO稀磁半导体低维结构的制备和性能研究    刘伟景

聚合物/ZnO杂化太阳能电池的制备    张路宁

Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构及光学性质研究    锁雅芹

ZnO基染料敏化太阳能电池光阳极的制备及光伏性能研究    王光超

磁控溅射法制备ZnO薄膜及光电导探测器的研制    范晓玲

ZnO与TiO_2的光催化及其光电转换耦合性能的比较    谢炜

染料及量子点敏化太阳能电池用带状ZnO光阳极的研究    庄东填

Al~(3+)掺杂抗静电改性ZnO颜料制备及其质子辐照效应    吕金鹏

ZnO超长微米线的制备及光学性质的研究    马金雪

ZnO超长微米线制备及其在压电应力传感器方面的应用    孙开通

水热法制备六方柱状ZnO微晶的形貌、结构与光催化性能    刘淑洁

 
关键词: DSSCs

[ 学术论文搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
相关学术论文推荐
 
0条 [查看全部]  相关评论
 
推荐论文
智能推荐
 
网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | 网站留言