三芳胺和二氢吲哚作为给体的染料对钴电解质的染料敏化太阳能电池性能的影响

合成了两种有机染料,三芳胺染料XS51和二氢吲哚染料XS52,并分别用于钴基电解质和碘基电解质的染料敏化太阳能电池中. 考察了染料结构对光物理性能、电化学性能和电池性能的影响. XS51为含有四个己氧基的三芳胺结构,表现出较好的空间位阻,从而提高了光电压. XS52中二氢吲哚的给电子能力强,从而短路电流较大. 同碘电解质相比,所合成的染料更适合用于钴电解质的染料敏化电池中. 在100 mW/cm²的光强下,基于染料XS52的钴电解质太阳能电池总的光电转换效率达到6.58%.     

染料敏化太阳能电池二氧化锡光阳极表面原子层沉积氧化铝研究

染料敏化薄膜太阳能电池作为一种新型的太阳能电池吸引了世界范围内的研究。采用二氧化锡代替传统的二氧化钛作为染料敏化太阳能电池的光阳极,使用含有I-/I-3氧化还原电解对的液态电解质。同时,通过原子层沉积(ALD)法,在150℃下使用三甲基铝(TMA)和水作为前驱体和氧化剂沉积氧化铝。并研究了ALD超薄氧化铝包覆二氧化锡颗粒对染料敏化太阳能电池光电转换效率的影响。椭圆偏振仪(SE)分析结果表明ALD每周期沉积速率约为1.2。X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)的结果表明,超薄氧化铝包覆没有影响多孔二氧化锡纳米晶薄膜的晶体结构和表面形貌。紫外-可见光谱(UV-Vis)研究发现随着氧化铝的沉积周期数增加,染料敏化电池光阳极吸附染料的能力增加。最后,对ALD氧化铝对染料敏化太阳能电池性能的影响机理进行了探讨。     

基于石墨烯基电极染料敏化太阳能电池的研究进展

对近几年石墨烯基电极染料敏化太阳能电池的研究成果进行了追踪,分析了多种改性石墨烯电极应用于染料敏化太阳能电池后能量转换效率变化的原因,深入研究了改善石墨烯对电解质的还原电催化反应活性物理机理,为解决该电池存在的问题理清了思路,对该方向未来的研究工作给出了建议,探索和制备新材料以进一步打破石墨烯的层间堆叠是提高该电池性能的关键。     

基于石墨烯基电极染料敏化太阳能电池的研究进展

对近几年石墨烯基电极染料敏化太阳能电池的研究成果进行了追踪,分析了多种改性石墨烯电极应用于染料敏化太阳能电池后能量转换效率变化的原因,深入研究了改善石墨烯对电解质的还原电催化反应活性物理机理,为解决该电池存在的问题理清了思路,对该方向未来的研究工作给出了建议,探索和制备新材料以进一步打破石墨烯的层间堆叠是提高该电池性能的关键。     

四硫富瓦烯类染料敏化剂分子内电子转移特性

染料敏化剂是染料敏化太阳能电池中关键的光电转换材料,其受光激发后,电子由低能级基态跃迁到高能级激发态从而产生有效的电势差。设计和筛选优异性能的染料敏化剂有利于提升其光电转化效率。本文以相关实验研究为背景,设计了一系列具有不同桥位基团的四硫富瓦烯(TTF)类纯有机染料敏化剂,利用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)对其光电转化及分子内电子转移特性进行了系统研究,通过比较筛选出了高性能的四硫富瓦烯类染料敏化剂。研究结果表明,以环戊联噻吩及其衍生物作为桥位基团的四硫富瓦类染料敏化剂的整体性能更佳,主要表现在较好的电荷分离态、拓宽的光谱吸收范围、提升的光捕获效率以及增强的分子内电子转移(IET)性能等。     

一种新型的染料敏化紫外光电池

利用浸渍提拉法制备了纳米TiO₂多孔膜.采用紫外光源,以[Fe(CN)₆]^3-/[Fe(CN)₆]^4-溶液为电解质,分别以两种染料敏化纳米TiO₂膜为光阳极制成了一种新型的紫外光电池,探讨了该电池的伏安特性曲线.电池最大电压为0.36 mV,最大电流密度为0.02 μA/cm²,同时对染料敏化电极的光电转换机理进行了初步讨论.     

扫描电化学显微镜在功能材料分析中的应用

扫描电化学显微镜是一种扫描探针技术,利用微电极检测发生在固／液、液／液或者气／液界面反应物或者反应产物的连续变化。这里将对该技术原理进行详细说明。过去我们工作主要都集中在固定化酶的活性成像。最近研究的领域开始拓展到与能源转变相关材料上,如染料敏化太阳能电池和（生物）燃料电池的氧气催化还原。起初的尝试已经扩展到如何扩宽研究材料的范围和成像模式的应用范围。扫描电化学显微镜的反馈和产生～收集模式已被用于研究染料敏化太阳能电池半导体／电解质界面的光激发染料阳离子再生过程。现在开始关注更多的与太阳能的再生,燃料电池或染料敏化太阳能电池相关的复杂反应,这些复杂的反应包括外部质量传输过程、内部质量和电荷传输过程、多孔物质反应中心的本身活性等。     

石墨烯在太阳能电池中的应用

正太阳能作为一种新型绿色能源受到人们广泛的重视,也加大了对各种太阳能电池的开发力度,例如晶体硅太阳电池、非晶硅薄膜太阳电池、染料敏化太阳电池和有机染料太阳电池。2004年,盖姆(A.Geim)研究小组采用胶带剥离法(Scotch Tape Method)首次制备出稳定的石墨烯,引发了人们对石墨烯材料的空前关注。石墨烯具有优异的材料     

5(6)羧基荧光素敏化TiO2纳米粒子的光致电子转移的荧光特性研究

通过水解TiCl₄制备了锐钛矿结构TiO₂纳米粒子, 并用时间分辨荧光光谱研究了5(6)CFL(5(6)-Carboxyfluorescein, 简称5(6)CFL)染料敏化TiO₂纳米粒子体系的光致电子转移动力学. 5(6)CFL染料敏化TiO₂纳米粒子能形成电荷转移复合物, 这归因于染料分子的激发电子态波函数Ψ(D^*)与电荷分离态波函数Ψ(D⁺ +e^-)之间的耦合作用. 当激发5(6)CFL染料敏化TiO₂纳米粒子体系时, 电子以两种不同方式注入TiO₂纳米粒子导带: 第一, 通过5(6)CFL染料分子的激发态注入; 第二, 从电荷转移复合物(5(6)CFL/TiO₂)直接注入. 时间分辨荧光光谱表明, 在水溶液中纯5(6)CFL染料的荧光以寿命为τ₁=41 ps (74.4%) 和τ₂=3.22 ns (25.6%) 的双e指数衰减, 而5(6)CFL染料敏化TiO₂纳米粒子体系的荧光分别以时间常数为τ₁=44 ps (90.4%), τ₂=478 ps (8.6%) 和τ₃=2.41 ns (1.0%) 的三e指数衰减. 本文的研究工作能够为染料敏化太阳能电池的光致电子转移机理提供有价值的参考.     

第三代染料敏化太阳能电池发明者获芬兰千年技术奖

第三代染料敏化太阳能电池发明人迈克尔·格雷策尔于2010年6月9日被授予芬兰2010年“千年技术奖”,并获得80万欧元奖金．     

染料分子固定基团-CN,-NH2,-OH,-COOH,-SH在ZnO(10-1 0表面吸附

采用基于第一性原理的密度泛函理论系统研究了染料分子中的-CN, -NH2, -OH, -COOH和-SH等5种固定基团在ZnO 表面的吸附, 分析了它们在ZnO 表面上的吸附机制. 结果表明：5种基团在ZnO 表面都发生了化学吸附, 其中-CN、-NH2和-OH发生了非解离吸附, -COOH和-SH则是表面解离吸附. 5种固定基团的吸附能分别是：-0.64 eV, -1.28 eV, -1.03eV, -1.21eV(-1.40 eV)和-1.14 eV. 综上所述, 以-COOH为固定基团的染料分子制备的染料敏化太阳能电池(DSSCs)具有更稳定的性能, 这为ZnO染料敏化太阳能电池的设计和应用提供了理论基础.     

染料敏化太阳电池的实验室制备

根据染料敏化太阳电池的工作原理和结构构成,介绍了在基础实验条件下制备染料敏化太阳电池的方法.实验表明,采用天然染料敏化的TiO2半导体薄膜作为光阳极,镀碳的导电玻璃作为反电极,并选用含碘的氧化-还原电解质,通过组装能够产生一定的电能.     

TiO2 Nanoparticles Produced by Electric-Discharge-Nanofluid-Process as Photoelectrode of DSSC

利用自制TiO₂纳米粒子研究敏化染敏太阳能电池. 使用自制的旋转涂布加热平台装置将产出的TiO₂粒子均匀的涂布在ITO导电玻璃上形成薄膜,浸泡于N-719 染料中12小时以上作为DSSCs的光电极 元件,最后完成染料敏化太阳能电池的系统组装并进行光电转换效率测量. 实验结果表明,放电过程产出的TiO₂纳米粒子具有锐钛矿晶相,粒径尺寸可控制在20～70 nm,粒子表面电位约为-30 mV,是稳定的纳米悬浮夜. 添加0.5 mL 的Triton X-100在导电玻璃表面上,利用的旋转涂布加热到22 oC可以制得厚度均匀缜密的薄膜结构,不但粒子不受到热处理效应与介面活性剂的影响而发生晶相改变,并且薄膜也有良好的染料吸附效果. 较厚二氧化钛薄膜的光电极会提升敏化染敏太阳能电池的效率. 实验结果得知,以15 μm的二氧化钛薄膜组装DSSCs测得最高效率2.15%,但是当薄膜厚度超过15 μm 则会导致开路电压与充填因子逐渐下降,光电转换效率变差.     

重铬酸盐-三醋酸纤维素酯全息材料的红敏性

报道不经任何染料敏化处理的重铬酸盐－三醋酸纤维素酯（ＤＣＣＴＡ）全息记录材料的红敏性。认为其红敏性是由Ｃｒ^６＋向Ｃｒ^3＋转换过程中形成的中间产物Ｃｒ^5＋产生的。实验中以Ｈｅ－Ｎｅ激光器（６３２．８ｎｍ）为光源直接在该材料上记录获得了实时透射全息光栅。     

染料分子固定基团-CN,-NH_2,-OH,-COOH,-SH在ZnO(10(1|ˉ) 0)表面吸附

采用基于第一性原理的密度泛函理论系统研究了染料分子中的-CN,-NH2,-OH,-COOH和-SH这5种固定基团在ZnO(10-1 0)表面的吸附,分析了它们在ZnO(10-1 0)表面上的吸附机制.结果表明:5种基团在ZnO(10-1 0)表面都发生了化学吸附,其中-CN、-NH2和-OH发生了非解离吸附,-COOH和-SH则是表面解离吸附.5种固定基团的吸附能分别是:-0.64eV,-1.28eV,-1.03eV,-1.21eV(-1.40eV)和-1.14eV.综上所述,以-COOH为固定基团的染料分子制备的染料敏化太阳能电池(DSSCs)具有更稳定的性能,这为ZnO染料敏化太阳能电池的设计和应用提供了理论基础.     

石墨烯在钙钛矿太阳能电池中的应用

正近年来,基于有机-无机杂化钙钛矿材料的太阳能电池(简称钙钛矿太阳能电池,perovskite solar cells)因为具备优良的光电转换性能、成本低廉且易于规模化生产等特点,而在国际上备受关注。2009年CH3NH3Pb I3首次被用作染料敏化太阳能电池中的光吸收剂,获得了3.8%的光电转换效率,这掀起了钙钛矿太阳能电池的研究热潮。短短几年内,钙钛矿太阳能电池的光电效率得到迅速提升。最近美国国家能源部可再生能源实验室(NREL)认证的     

T4有机染料敏化薄膜的超快动力学特性

利用飞秒瞬态吸收光谱和基于飞秒荧光上转换技术的飞秒时间分辨荧光动力学对T4有机染料敏化的Al₂O₃薄膜和TiO₂薄膜中的激发态过程进行了研究。对这两种敏化薄膜中的荧光动力学进行了多指数拟合。所得到T4染料敏化TiO₂薄膜中的电子注入效率为93%。此外,通过静态非均匀电子耦合模型拟合,得到T4敏化TiO₂薄膜中的电子转移速率为1.17 ps^-1。     

吲哚染料的电荷转移和能量转移：应用于无金属的染料敏感太阳能电池

对于应用于无金属染料敏感太阳能电池的吲哚染料用量子化学方法进行研究．对比研究吲哚染料的基态和激发态性质,揭示了随着绕丹宁环数目的增加,HOMO和LUMO的能量差减少,吸收光谱红移,但是束缚能增加,跃迁偶极矩减少;依据电荷差分密度,电荷和能量从苯乙烯转移到吲哚环和绕丹宁;电子空穴相干性主要表现在吲哚环和绕丹宁环,对于吲哚染料系统,存在一个绕丹宁环的体系的激子数目为30个原子,带有两个绕丹宁环的体系激子数目有40个原子．理论计算结果可以应用于无金属的染料敏感太阳能电池的吲哚染料的计算机辅助设计中．     

关于黄铁矿做太阳能电池材料可行性实验研究

本文通过对黄铁矿紫外、可见、近红外光谱的分析,获得黄铁矿对太阳光全光谱的吸收率数据。重点对染料敏化太阳能电池的光阴极进行了实验探究。本人制备了黄铁矿薄膜太阳能电池和以石墨为光阴极的太阳能电池,对各个薄膜形貌进行表征。最后,对各个电池的性能进行了测量比较。并预期在制备太阳电池时,它可能代替硅,而成为今后主要的光伏半导体材料。     

TiO2表面质子化对染料敏化太阳能电池性能及吸附染料稳定性的影响

采用致密平整TiO₂薄膜作为染料敏化太阳能电池光电极,并研究了HCl处理表面质子化对电池性能的影响. 结果表明,HCl处理后电池的短路电流显著提升,电池的开路电压则有轻微的下降,电池电流提升了31%,而能量转化效率则提升了25%. 这是因为TiO₂的表面质子化增强了吸附染料与TiO₂间的电学耦合,提高了染料中激发电子向TiO₂导带的注入速率. 而电压的下降,一方面是由于质子化会引起TiO₂导带能级