染料敏化太陽(yáng)能電池的制備與性能研究.pdf

1、太陽(yáng)能以其綠色無污染、安全可再生等特點(diǎn)成為新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。新興的染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)不但制作工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,而且潛在的光電轉(zhuǎn)換效率高,安全無污染。這些特點(diǎn)使其成為太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的一個(gè)重要的研究方向,具有極高的科研價(jià)值及產(chǎn)業(yè)化前景。
　　 本論文將傳統(tǒng)的TiO2多孔膜結(jié)構(gòu)替換為高度有序的TiO2納米管陣列。染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)轉(zhuǎn)換效率的高低在很大程度上取決TiO2的微觀結(jié)構(gòu)、晶型及尺寸。而TiO2納米

2、陣列管這種結(jié)構(gòu)可以允許光生載流子在納米管的軸向上快速傳導(dǎo),從而提高載流子的移動(dòng)速率；同時(shí)具有較大的深寬比,增大了染料的吸附面積；而且還能減少納米顆粒邊界處的電荷損失,降低了電子復(fù)合幾率,增強(qiáng)了光子的捕獲能力。這些特點(diǎn)都進(jìn)一步提高了DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　 本論文通過恒壓陽(yáng)極氧化法制備具有規(guī)則結(jié)構(gòu)的TiO2納米陣列管。通過FE-SEM、XRD分析,研究電解液組成和濃度、氧化時(shí)間、氧化電壓以及熱處理溫度等因素對(duì)納米管的微觀結(jié)構(gòu)

3、、尺寸和表面形貌的影響。理論上闡述了TiO2納米陣列管的形成機(jī)理。隨后進(jìn)行了染料與電解質(zhì)溶液的配制,然后對(duì)電池進(jìn)行組裝與熱塑封裝,最后進(jìn)行電池的測(cè)試與光電轉(zhuǎn)換性能的研究。本文對(duì)DSSC的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究與創(chuàng)新,在保證DSSC效率的前提下最大限度的提高其性價(jià)比。在AM1.5的條件下,成功組裝制備的DSSC光電轉(zhuǎn)化效率為1.03％,短路電流為3.34mA,開路電壓為0.633V,填充因子(FF)為0.488。在以上實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,提