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.     

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.     

杂质分布设计对钛酸锶钡薄膜结构和性能的影响

用溶胶-凝胶方法在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上制备了Na⁺的不同浓度均匀掺杂和成分梯度掺杂(上梯度)钛酸锶钡(Ba_0.25Sr_0.75TiO₃)薄膜.电性能测试表明随着均匀掺杂浓度的增加，薄膜介电常数和损耗都减小，而漏电流先减小(掺杂浓度小于2.5mol%时)后又逐渐增加.场发射扫描电镜分析表明，均匀掺杂浓度增加到2.5mol%后薄膜表面呈疏松多孔状结构，这可能是导致漏电流又逐渐增大的原因.Na⁺的上梯度掺杂避免了掺杂浓度增加到2.5mol%后薄膜生长过程中出现的孔洞现象，于是薄膜的综合电性能得到了进一步提高.深入、系统地分析了杂质不同分布方式对薄膜结构和性能有不同影响的原因.     

多孔TiO2/Al/SiO2纳米复合结构的紫外光吸收特性研究

在SiO₂玻璃衬底上用脉冲激光沉积(PLD)技术，分别沉积Ti和Ti/Al膜，经电化学阳极氧化成功制备了多孔TiO₂/SiO₂和TiO₂/Al/SiO₂纳米复合结构. 其中TiO₂薄膜上的微孔阵列高度有序，分布均匀. 实验研究了Al过渡层对多孔TiO₂薄膜光吸收特性的影响. 结果表明：无Al过渡层的多孔TiO₂薄膜其紫外吸收峰在27     

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     

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.     

电极表面改性对染料敏化太阳电池性能影响的机理研究

采用强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)技术,从染料敏化太阳电池(DSC)电子传输和复合角度对比了不同光强下导电玻璃表面阻挡层及TiO₂薄膜优化使电池性能改善的内在原因.阻挡层的引入和TiO₂薄膜的优化均通过电沉积法实现.结果表明,对多孔薄膜电极的不同改性均提高了电池的短路电流J_sc和效率η,但对电子传输和复合过程的作用机理有所不同:前者延长了电子寿命τ _n,但电子传输时间τ _d变化不明显;而后者则主要是延长τ _n的同时也缩短了τ _d. 关键词： 染料敏化 太阳电池 调制光电流谱/调制光电压谱 电子输运     

TiO2/CdSe多层膜结构的制备及光电化学性能研究

采用电化学方法在导电的ITO/TiO₂ 薄膜上沉积了棕红色CdSe薄膜, 并制得TiO₂/CdSe多层膜体系,研究了多层膜的微结构和光电化学性能. 实验表明, CdSe薄膜沿着(111)方向择优生长, 多层膜结构的厚度和紫外-可见光吸收强度随着沉积层数的增加而增加. 通过测定多层膜电极的光电化学性能表明, 二层膜体系的开路电压和短路电流密度最大,光电化学性能最好.     

溶胶-凝胶法制备高折射率TiO2薄膜

 采用溶胶- 凝胶法制备了TiO₂纳米晶溶胶,并以旋涂法（spin-coating）镀制了高折射率光学薄膜。借助光散射技术和透射电镜研究了溶胶的微结构。采用原子力显微镜、场发射扫描电镜、紫外-可见-近红外光谱仪、椭偏仪、漫反射吸收光谱及强激光辐照实验,对膜层的结构、光学性能及抗激光损伤性能进行了系统的表征。结果显示:纳米晶薄膜的折射率达到了1.9,而传统的溶胶-凝胶薄膜折射率只有1.6;同时纳米晶薄膜的抗激光损伤阈值与传统的溶胶-凝胶薄膜相差不大,在1 064 nm处分别为16.3 J/cm²(3 ns脉冲) 和16.6 J/cm²(3 ns脉冲);纳米晶溶胶薄膜可以在保持较高抗激光损伤阈值情况下,大幅度提高薄膜折射率。     

Enhanced Photoelectrochemical Property of Zn Loaded TiO2 Nanotube Arrays Electrode

采用计时电流法制备了负载Zn纳米粒子的TiO₂纳米管阵列电极．通过阳极氧化法制备TiO₂纳米管阵列电极,然后通过控制计时电流沉积时间来控制负载在TiO₂纳米管上Zn纳米颗粒的沉积量和 沉积尺寸．SEM和XRD分析结果显示,沉积时间为3～5 s时,负载在TiO₂纳米管上的Zn粒子的直径为15～25 nm．UV漫反射光谱发现负载Zn的TiO₂纳米管阵列电极比没有负载的样品吸收487～780 nm的光更强;在高压汞灯照射下,前者比后者的光电流响应提高了50%．     

基于AAO模板的TiO2微纳结构及其光电特性

以多孔氧化铝（AAO）和导电玻璃FTO为基底,用射频（RF）磁控溅射法和溶胶凝胶（Sol-gel）法分别制备了微纳结构的TiO₂,两种TiO₂沉积技术各自体现出其特质。从XRD衍射光谱和拉曼散射光谱可以看到,在相同退火条件下,RF和Sol-gel法制备的TiO₂晶相结构不同。在以导电玻璃FTO为基底时,RF制备的薄膜颗粒分布均匀,没有团簇现象;而Sol-gel制备的薄膜由密实的颗粒构成。在以AAO为模板时,Sol-gel制备的TiO₂溶胶粒子由于胶体溶液的流动性使其对孔的填充率保持较高的水平;而RF制备的TiO₂对孔的填充率则降低。光电流实验的结果表明,前者具有更好的光电特性。     

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。     

Inverted organic solar cells with solvothermal synthesized vanadium-doped TiO_2 thin films as efficient electron transport layer

We investigated the effects of using different thicknesses of pure and vanadium-doped thin films of TiO_2 as the electron transport layer in the inverted configuration of organic photovoltaic cells based on poly(3-hexylthiophene) P3HT:[6-6] phenyl-(6) butyric acid methyl ester(PCBM). 1% vanadium-doped TiO_2nanoparticles were synthesized via the solvothermal method. Crystalline structure, morphology, and optical properties of pure and vanadium-doped TiO_2 thin films were studied by different techniques such as x-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmittance electron microscopy, and UV–visible transmission spectrum. The doctor blade method which is compatible with roll-2-roll printing was used for deposition of pure and vanadium-doped TiO_2 thin films with thicknesses of 30 nm and 60 nm. The final results revealed that the best thickness of TiO_2 thin films for our fabricated cells was 30 nm. The cell with vanadium-doped TiO_2 thin film showed slightly higher power conversion efficiency and great J_(sc) of 10.7 mA/cm~2 compared with its pure counterpart. In the cells using 60 nm pure and vanadium-doped TiO_2 layers, the cell using the doped layer showed much higher efficiency. It is remarkable that the external quantum efficiency of vanadium-doped TiO_2 thin film was better in all wavelengths.     

十二烷二酸修饰TiO_2电子传输层改善钙钛矿太阳电池的电流特性

在经典的平面异质结钙钛矿太阳电池中,TiO_2致密层的电子传输性能一直是获得优异光伏性能的决定性因素之一.相较于spriro-OMe TAD等常见的空穴传输材料优异的空穴传输能力,作为电子传输材料的TiO_2的导电性较弱,无法形成良好的电荷匹配.为了解决这个问题,我们使用自组装的十二烷二酸(DDDA)单分子层来修饰TiO_2致密层的表面,TiO_2致密层的导电性能得到大幅提升,并且其能带结构得到优化,促进了电子传输,降低了电子积聚和载流子复合,使得电池的短路电流密度(JSC)从修饰前的20.34 mA·cm~(-2)提升至修饰后的23.28 mA·cm~(-2),进而使得电池在标准测量条件下的光电能量转换效率从14.17%提升至15.92%.同时还发现,通过DDDA修饰TiO_2致密层,所制备的器件的光稳定性显著提升,器件未封装暴露在AM 1.5光强100 mW·cm~(-2)的模拟太阳光下超过720 min,保持初始效率的71%以上且趋于稳定.     

Inverted polymer solar cells with employing of electrochemical-anodizing synthesized TiO_2 nanotubes

An inverted structure of polymer solar cells based on Poly(3-hexylthiophene)(P3HT):[6-6] Phenyl-(6) butyric acid methyl ester(PCBM) with using thin films of TiO_2 nanotubes and nanoparticles as an efficient cathode buffer layer is developed. A total of three cells employing TiO_2 thin films with different thickness values are fabricated. Two cells use layers of TiO_2 nanotubes prepared via self-organized electrochemical-anodizing leading to thickness values of 203 and 423.7 nm, while the other cell uses only a simple sol–gel synthesized TiO_2 thin film of nanoparticles with a thickness of 100 nm as electron transport layer. Experimental results demonstrate that TiO_2 nanotubes with these thickness values are inefficient as the power conversion efficiency of the cell using 100-nm TiO_2 thin film is 1.55%, which is more than the best power conversion efficiency of other cells. This can be a result of the weakness of the electrochemical anodizing method to grow nanotubes with lower thickness values. In fact as the TiO_2 nanotubes grow in length the series resistance(Rs) between the active polymer layer and electron transport layer increases, meanwhile the fill factor of cells falls dramatically which finally downgrades the power conversion efficiency of the cells as the fill factor falls.     

二氧化钛薄膜表面粗糙度研究

为了探究二氧化钛(TiO₂)薄膜表面粗糙度的影响因素, 利用离子束辅助沉积电子束热蒸发技术对不同基底粗糙度以及相同基底粗糙度的K9玻璃完成二氧化钛(TiO₂)光学薄膜的沉积。采用TalySurf CCI非接触式表面轮廓仪分别对镀制前基底表面粗糙度和镀制后薄膜表面粗糙度进行测量。实验表明, TiO₂薄膜表面粗糙度随着基底表面的增大而增大, 但始终小于基底表面粗糙度, 说明TiO₂薄膜具有平滑基地表面粗糙的作用; 随着沉积速率的增大, 薄膜表面粗糙度先降低后趋于平缓; 对于粗糙度为2 nm的基底, 离子束能量大小的改变影响不大, 薄膜表面粗糙度均在1.5 nm左右; 随着膜层厚度的增大, 薄膜表面粗糙度先下降后升高。     

VO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;/AZO复合薄膜的制备及其光电特性研究

采用直流磁控溅射和后退火氧化的方法在掺铝氧化锌(AZO)导电玻璃上制备了二氧化钒(VO₂)薄膜,研究了不同的退火温度、退火时间对VO₂/AZO复合薄膜制备的影响,并对复合薄膜的结构、组分、光电特性进行了测试与分析. 结果表明,导电玻璃上的AZO没有改变VO₂的取向生长,但明显改变了VO₂薄膜的表面形貌特征. 与用相同工艺和条件在普通玻璃基底上制备的VO₂薄膜相比,VO₂/AZO复合薄膜的相变温度降低约25 ℃,热滞回线宽度收窄至6 ℃,相变前后可见光透过率均在50%以上,1500 nm处红外透过率约为55%和21%,电阻率变化达3 个数量级. 该复合薄膜表面平滑致密,制备工艺简单,性能稳定,可应用于新型光电器件. 关键词： 2')" href="#">VO₂ AZO 热致相变 光电特性     

Cu掺杂SnO_2/TiO_2复合薄膜的制备及性能研究

制备Cu掺杂的纳米Sn O2/Ti O2溶胶,采用旋涂法在载玻片上镀膜,经干燥、煅烧制得Cu掺杂的Sn O2/Ti O2薄膜,通过对比实验探讨掺杂比例、条件、复合形式等对结构和性能的影响。采用XRD、SEM、EDS、UVVis等测试手段对样品进行表征,并以甲基橙为探针考察了其光催化降解性能。XRD测试结果显示薄膜的晶型为锐钛矿型,结晶度较高。SEM谱图显示薄膜表面无明显开裂,粒子分布均匀,粒径约为20 nm。EDS测试结果表明薄膜材料中含有Cu元素,谱形一致。UV-Vis吸收光谱表明Cu掺杂以及Sn O2/Ti O2的复合使得在近紫外区的光吸收比纯Ti O2明显增强。光催化实验表明Cu掺杂后使得Sn O2/Ti O2复合薄膜对甲基橙的光催化降解效率进一步提高,Sn O2/Ti O2复合薄膜的光催化活性在10%Cu掺杂时达到最高。     

基于一维TiO_2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

介绍了一种采用宽禁带半导体二氧化钛纳米管阵列薄膜材料制备β伏特效应同位素电池的方法.通过对金属钛片的电化学阳极氧化制备了垂直定向、有序排列的二氧化钛纳米管阵列薄膜,研究了退火条件对二氧化钛纳米管阵列薄膜半导体光电性能的影响.通过与镍-63辐射源的集成封装,形成三明治结构镍-63/二氧化钛纳米管阵列薄膜/钛片的β伏特同位素电池.实验结果表明,基于氩气氛围下450?C退火的黑色二氧化钛纳米管阵列薄膜具有高的氧空位缺陷浓度和宽的可见-紫外吸收光谱.在使用β辐射总能量为10 m Ci的镍-63辐射源时,同位素电池的开路电压为1.02 V,短路电流75.52 n A,最大有效转换效率为22.48%.