基于TiO 2 复合光阳极的染料敏化太阳能电池的研究
发布时间：2024-03-03 12:36
光阳极是染料敏化太阳能电池(DSSCs)的核心组成部分,对DSSCs的性能有重要影响。目前,对光阳极材料进行离子掺杂改性、以及制备复合光阳极等都能有效提高DSSCs的性能。本文采用一锅溶剂热法合成锐钛矿型TiO2单晶纳米棒(TiO2 NRs)作为光阳极的阻挡层,在阻挡层的基础上,利用水热法制备了过渡金属元素W、Mo进行单掺杂TiO2的复合光阳极,然后对组装的DSSCs进行了光电性能测试。主要工作内容如下:(1)通过一锅溶剂热法合成了锐钛矿型TiO2单晶纳米棒(TiO2 NRs)。先制备不同浓度的TiO2 NRs甲苯溶液,然后运用两步旋涂法得到不同厚度的TiO2NRs阻挡层,与TiO2介孔层共同组成DSSCs的复合光阳极。TiO2 NRs阻挡层由于其良好的电子传输通道,提高电子传输速率,有利于提高DSSCs的光电性能。当TiO2 NRs阻挡层的厚度为88.58 nm(Ti...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 太阳能电池发展过程及意义
1.2.1 第一代太阳能电池
1.2.2 第二代太阳能电池
1.2.3 第三代太阳能电池
1.3 染料敏化太阳能电池(DSSCs)结构和工作原理
1.3.1 DSSCs结构
1.3.2 DSSCs工作原理
1.4 DSSCs组成部分研究进展
1.4.1 透明导电玻璃
1.4.2 光阳极半导体材料
1.4.3 敏化剂
1.4.4 对电极
1.4.5 电解质
1.5 改善DSSCs光阳极性能的有效途径
1.5.1 表面修饰
1.5.2 离子取代与掺杂
1.5.3 制备复合光阳极
1.6 论文的选题和主要研究内容
第2章 实验原料、制备及测试表征
2.1 DSSCs实验原料与设备
2.2 DSSCs光阳极
2.2.1 TiO2纳米棒(TiO2NRs)阻挡层的制备
2.2.2 TiO2纳米晶胶体的制备
2.2.3 TiO2纳米晶薄膜的制备
2.3 染料(N719)的制备及敏化
2.4 Pt对电极
2.5 I3
-/I-液体电解液的配制
2.6 DSSCs的组装
2.7 DSSCs测试表征
2.7.1 X射线(XRD)粉末衍射
2.7.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)
2.7.3 X射线能谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)
2.7.4 紫外-可见(UV-Vis)分光光度计
2.7.5 I-V特性曲线
2.7.6 电化学性能测试(EIS、IMVS、IMPS)
2.7.7 IPCE测试
第3章 TiO2NRs阻挡层的制备及在DSSCs的应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 TiO2NRs阻挡层的制备
3.2.2 TiO2纳米晶胶体的制备
3.2.3 TiO2复合光阳极薄膜的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 TiO2NRs组成和形貌
3.3.2 TiO2NRs的UV-Vis光谱
3.3.3 DSSCs的J-V曲线
3.3.4 DSSCs的电子传输复合动力学
3.3.5 DSSCs的IPCE光谱
3.4 本章小结
第4章 W6+掺杂TiO2复合光阳极制备及在DSSCs的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 TiO2NRs阻挡层的制备
4.2.2 W6+掺杂TiO2纳米晶胶体的制备
4.2.3 W6+掺杂TiO2复合光阳极薄膜的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 W6+掺杂TiO2纳米晶组成和形貌
4.3.2 W6+掺杂TiO2复合光阳极的UV-Vis光谱
4.3.3 DSSCs的J-V曲线
4.3.4 DSSCs的电子传输复合动力学
4.3.5 DSSCs的IPCE光谱
4.4 本章小结
第5章 Mo5+掺杂TiO2复合光阳极制备及在DSSCs的应用
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 TiO2NRs阻挡层的制备
5.2.2 Mo5++掺杂TiO2纳米晶胶体的制备
5.2.3 Mo5++掺杂复合光阳极薄膜的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 Mo5++掺杂TiO2纳米晶组成和形貌
5.3.2 Mo5++掺杂TiO2复合光阳极的UV-Vis光谱
5.3.3 DSSCs的J-V曲线
5.3.4 DSSCs的IPCE曲线
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3917789
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 太阳能电池发展过程及意义
1.2.1 第一代太阳能电池
1.2.2 第二代太阳能电池
1.2.3 第三代太阳能电池
1.3 染料敏化太阳能电池(DSSCs)结构和工作原理
1.3.1 DSSCs结构
1.3.2 DSSCs工作原理
1.4 DSSCs组成部分研究进展
1.4.1 透明导电玻璃
1.4.2 光阳极半导体材料
1.4.3 敏化剂
1.4.4 对电极
1.4.5 电解质
1.5 改善DSSCs光阳极性能的有效途径
1.5.1 表面修饰
1.5.2 离子取代与掺杂
1.5.3 制备复合光阳极
1.6 论文的选题和主要研究内容
第2章 实验原料、制备及测试表征
2.1 DSSCs实验原料与设备
2.2 DSSCs光阳极
2.2.1 TiO2纳米棒(TiO2NRs)阻挡层的制备
2.2.2 TiO2纳米晶胶体的制备
2.2.3 TiO2纳米晶薄膜的制备
2.3 染料(N719)的制备及敏化
2.4 Pt对电极
2.5 I3
-/I-液体电解液的配制
2.6 DSSCs的组装
2.7 DSSCs测试表征
2.7.1 X射线(XRD)粉末衍射
2.7.2 场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)
2.7.3 X射线能谱(EDS)和X射线光电子能谱(XPS)
2.7.4 紫外-可见(UV-Vis)分光光度计
2.7.5 I-V特性曲线
2.7.6 电化学性能测试(EIS、IMVS、IMPS)
2.7.7 IPCE测试
第3章 TiO2NRs阻挡层的制备及在DSSCs的应用
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 TiO2NRs阻挡层的制备
3.2.2 TiO2纳米晶胶体的制备
3.2.3 TiO2复合光阳极薄膜的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 TiO2NRs组成和形貌
3.3.2 TiO2NRs的UV-Vis光谱
3.3.3 DSSCs的J-V曲线
3.3.4 DSSCs的电子传输复合动力学
3.3.5 DSSCs的IPCE光谱
3.4 本章小结
第4章 W6+掺杂TiO2复合光阳极制备及在DSSCs的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 TiO2NRs阻挡层的制备
4.2.2 W6+掺杂TiO2纳米晶胶体的制备
4.2.3 W6+掺杂TiO2复合光阳极薄膜的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 W6+掺杂TiO2纳米晶组成和形貌
4.3.2 W6+掺杂TiO2复合光阳极的UV-Vis光谱
4.3.3 DSSCs的J-V曲线
4.3.4 DSSCs的电子传输复合动力学
4.3.5 DSSCs的IPCE光谱
4.4 本章小结
第5章 Mo5+掺杂TiO2复合光阳极制备及在DSSCs的应用
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 TiO2NRs阻挡层的制备
5.2.2 Mo5++掺杂TiO2纳米晶胶体的制备
5.2.3 Mo5++掺杂复合光阳极薄膜的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 Mo5++掺杂TiO2纳米晶组成和形貌
5.3.2 Mo5++掺杂TiO2复合光阳极的UV-Vis光谱
5.3.3 DSSCs的J-V曲线
5.3.4 DSSCs的IPCE曲线
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3917789
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3917789.html