CdS沉积次数对TiO2反Opal膜电极光电性能的影响

本文以单分散聚苯乙烯(Polystyrene,简写为PS)微球为模板颗粒,采用室温漂浮自组装法组装了PS opal模板,然后用液相沉积技术填充、去除模板制备了TiO2反opal膜,最后采用化学浴沉积法(Chemistry Bath Deposition,简写为CBD)在TiO2反opal膜上沉积CdS量子点。以CdS量子点敏化的TiO2反opal膜为光阳极组装太阳能电池并测试其光电性能。实验结果表明:CBD沉积CdS量子点次数对TiO2反opal膜电极的光电性能有影响。在本文实验条件下,当CBD沉积次数为5次时,CdS量子点敏化的TiO2反opal膜电极的太阳能电池具有最高光电转化效率。     

水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶生长动力学及其光电性能的影响

以钛酸丁酯为原料,在碱性条件下水热合成了锐钛矿相TiO2纳米晶.采用X射线衍射仪、比表面积测试仪、扫描电子显微镜等方法对纳米晶粒的晶体结构、比表面积以及光阳极的表面形貌分别进行表征,研究水热反应温度对TiO2纳米晶生长动力学过程的影响规律.结果表明:随着温度的升高,锐钛矿相纳米晶的平均晶粒尺寸先增大后减小.光电转换性能测试表明,电池的光电转换性能随着水热反应温度的升高而增大,在220℃时获得最大光电转换效率4.05;( 1sun,100 mW/cm2).并分析了水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶粒的生长动力学过程和电池光电转换性能的影响机制.     

柔性有序ZnO纳米棒/TiO2纳米粒子复合薄膜的制备及其光电转换性能研究

采用电沉积法,在柔性不锈钢网基底上制备了ZnO纳米棒阵列,随后旋涂P25浆料,最终经退火后得到了ZnO纳米棒阵列/TiO2纳米粒子的复合结构薄膜,详细探讨了TiO2纳米粒子的填充,初级ZnO纳米棒阵列的形貌,P25浆料的旋涂次数以及表面活性剂PEG添加量等制备条件对复合结构光阳极形貌及光电性能的影响.研究表明:TiO2纳米粒子的引入能有效提高光阳极的比表面积,增强半导体与染料的耦合能力,ZnO纳米棒阵列能够为电子提供快速传输的通道.最佳制备条件为:初级ZnO纳米棒沉积次数为两次,浆料浓度为1 g/50 mL,旋涂浆料次数为三次,PEG添加量为4g/100 mL,制备的复合结构DSSC的光电转换效率较单一纳米棒阵列有一定的提高.     

自组装功能膜诱导沉积TiO_2薄膜的研究

将自组装分子膜层(SAMs)技术与液相沉积技术(LPD)相结合,以氟钛酸氨((NH4)2TiF6)和硼酸(H3BO3)为原料配制反应前驱液,在镀有十八烷基三氯硅烷(OTS)自组装分子膜层的玻璃基底表面制备出与基底结合紧密、结构致密均一、厚度可控的纳米TiO2晶态薄膜。采用XRD、SEM和AFM等测试手段对薄膜的物相组成、显微结构和表面形貌进行了表征。结果表明:OTS-SAMs功能化基底对TiO2薄膜的沉积具有明显的诱导作用,当前驱液的(NH4)2TiF6浓度为0.05 mol.L-1,与H3BO3的摩尔比为3∶1,pH=3.0时,在50℃下沉积10 h后,无需退火,就可得到结晶良好的纯锐钛矿相TiO2晶态薄膜。     

可控制备ZnxCd1-xS/TiO2复合纳米网及光催化性能

以TiO2纳米网为基底,采用循环伏安法将ZnxCd1-xS纳米粒子可控沉积在TiO2纳米网上,得到了ZnxCd1-xS/TiO2纳米网复合材料.在沉积过程中,探讨了沉积温度对ZnxCd1-xS粒子形成的影响,实验发现当沉积温度在75～80 ℃时,ZnxCd1-xS纳米粒子可以均匀的沉积在TiO2纳米网表面,并且没有堵塞TiO2纳米管的管口.以2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)为目标污染物,对催化剂的催化性能进行评估,并探讨pH值对催化效率的影响.结果表明:在模拟太阳光的照射下,ZnxCd1-xS/TiO2纳米网对2,4-D的降解率达到了99.4;,是相同条件下未修饰的TiO2纳米网的1.66倍.此外,当pH为3时,光催化降解效率最高,并表现出优异的稳定性能.     

枝状ZnO-TiO2复合纳米棒阵列的制备及表征

采用化学水浴沉积法,在预制晶种层的基底上得到垂直底面生长的有序ZnO纳米棒阵列,再用反应磁控溅射方法,沉积制备ZnO-TiO2复合结构的纳米棒阵列.利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对制备得到的样品进行结构和形貌表征,研究了晶种层、水浴生长液浓度和磁控溅射氧氩比对复合纳米阵列的影响.制备得到了具有TiO2分枝的复合纳米棒阵列,并初步探讨了TiO2分枝的形成机理,为制备基于复合纳米棒阵列的器件提供了条件.     

不同基底对电沉积制备ZnO纳米棒薄膜 光电转换性能的影响

选取不同的导电支撑物(FTO、ITO、不锈钢网、Ni网)作为基底,在其表面采用相同的电沉积参数制备得到ZnO纳米棒薄膜,详细探讨了不同基底物理化学性质对ZnO基光阳极形貌及光电性能的影响.研究表明:以ZnCl2与O2为前驱体,分别在未做预处理的空白FTO、ITO、Ni网、不锈钢网上施加-1.0 V的沉积电位,反应3600 s后均可得到棒状结构的ZnO纳米薄膜,但纳米棒的直径、密度以及结晶性相差较大.经紫外漫反射测试发现,虽然各基底上ZnO纳米薄膜对太阳光的响应范围相一致,但玻璃基底相较于柔性金属网基底具有较小的禁带宽度,电子跃迁所需能量较小.此外,I-V测试结果表明基于玻璃基底的ZnO基DSSC相较于柔性金属丝网基光阳极具有较大的光电转化效率,最高可达0.38;.     

TiCl4处理对TiO2薄膜显微结构以及染料敏化太阳电池性能的影响

本文通过粉末涂敷法制备了纳米TiO2多孔膜,并用40 mM的TiCL4水溶液对多孔膜进行了表面处理,发现TiCl4处理对多孔薄膜的显微结构有重要影响.通过纳米TiO2多孔膜的表面形貌分析,发现TiCl4处理降低了薄膜因高温烧结而出现的"龟裂"现象,同时薄膜中微空洞数量增加,分布更均匀,进而显著提高了染料敏化太阳电池的光电转化效率.     

Sr掺杂镧锰氧化物/石墨烯对电极的催化性能研究

以商用TiO2薄膜为光阳极,以溶胶-凝胶法合成的Sr掺杂镧锰氧化物La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO)纳米颗粒为对电极,为电解液,组装染料敏化太阳能电池(DSSC).通过电化学阻抗谱(EIS)、塔菲尔极化曲线(Tafel曲线)、循环伏安曲线(CV曲线)、伏安特性曲线(J-V曲线)对制备的对电极进行光电性能分析.为了进一步提高LSMO纳米颗粒对电极的能量转化效率,在LSMO纳米颗粒中加入还原氧化石墨烯(RGO),通过简单的物理混合法制备了LSMO/RGO纳米复合材料.这种复合材料在还原I3-方面表现出更优异的电催化性能.与Pt对电极(6.942;)相比,其能量转化效率(PCE)达到了6.567;.     

乙酰丙酮对PMMA负载锐钛矿型TiO2薄膜及其光催化性能影响

以钛酸丁酯作为钛源,水为溶剂,乙酰丙酮(AcAcH)为表面修饰剂,采用微波水热辅助溶胶-凝胶法制备了纳米晶二氧化钛水溶液,利用提拉镀膜法在聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基板上沉积得到了透明TiO2纳米晶薄膜.通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)等对TiO2纳米颗粒和薄膜的晶相组成、表面形貌及光学性能进行表征.同时通过紫外光光催化降解罗丹明B研究了TiO2薄膜的光催化性能.结果表明:通过引入乙酰丙酮,可以得到高度分散、晶相为锐钛矿型的TiO2水溶胶,在PMMA基板上沉积得到的薄膜表面平整、致密,具有良好的透光率,经过180 min紫外光照射,对罗丹明B的降解率达到90;以上.     

纳米TiO2薄膜的制备与光催化性能研究

以四氯化钛为前驱体,采用水解沉淀法,在不同的水解温度下,在硅藻土基多孔陶瓷上负载纳米TiO2薄膜,结合XRD和TEM对负载的纳米TiO2粒径进行了表征。对比分析了测试方法及水解温度对纳米TiO2粒径的影响。以罗丹明B为目标降解物,考察了水解温度对光催化剂活性的影响。结果表明:样品经550℃煅烧后,TiO2薄膜为锐钛矿型;水解温度为50℃时TiO2粒径小于水解温度为75℃时所负载纳米TiO2粒径;两种方法所测TiO2粒径有一定差异:dXRD>dTEM;水解温度为50℃所负载纳米TiO2薄膜,紫外光照300 min,对罗丹明B的去除率为89.9%,而75℃时,样品在紫外光照330 min,对罗丹明B的去除率为78.6%。     

钙钛矿太阳能电池的制备工艺与光伏性能研究

设计和制备结构为FTO玻璃/TiO2致密层/TiO2介孔层/CH3NH3PbI3吸收层/C电极的钙钛矿太阳能电池.采用两步法制备CH3NH3PbI3吸收层:首先通过旋涂技术制备PbI2薄膜,然后将PbI2薄膜在浓度为0.044 mol/L的甲基碘化胺/异丙醇(MAI/IPA)溶液中分别浸泡反应0.5 h、2.5 h、3.5 h和4.0 h后获得CH3NH3PbI3吸收层.研究了浸泡反应时间对CH3NH3PbI3吸收层的结构和形貌以及对电池光伏性能的影响.结果表明:PbI2薄膜在MAI/IPA溶液中反应后形成四方结构的CH3NH3PbI3晶粒,当浸泡反应3.5 h时,CH3NH3PbI3晶粒的平均尺寸最大,均匀性较好;XRD图谱中只有CH3NH3PbI3的特征峰,而PbI2的特征峰完全消失.同时,该条件下制备的钙钛矿太阳能电池的光伏性能最佳,其开路电压0.881 V、短路电流密度达到22.17 mA/cm2,光电转化效率6.79;,且在整个可见光区的光子-电子的转换效率接近50;.     

高比表面纳米二氧化钛胶体、多孔电极及DSC电池的制备

以钛酸四丁酯为前驱物,冰醋酸为水解抑制剂,浓硝酸为胶溶剂,结合溶胶-凝胶与水热处理法成功制备了具有高比表面积的纳米二氧化钛胶体.除水、酸后,浓缩并添加有机粘结剂制成了纳米TiO2浆料.刷制多孔电极并组成电池后测试了其光电特性.调整胶溶剂-浓硝酸的添加量,制备了具有不同颗粒大小、晶型、比表面积的TiO2纳米颗粒.为了提高多孔薄膜的光散射效应,在浆料中添加了400 nm TiO2粉体,研究了其掺入量对电池特性的影响.结果表明,当硝酸加入量为 1 mL、掺入20;大颗粒TiO2时,制备的电池效率达到4.19;(Jsc=8.32 mA/cm2, Voc=0.76 V, FF=66.31;).     

Photostimulated changes of properties of CdTe films

The effect of illumination during the close‐spaced sublimation (CSS) growth on composition, structural, electrical, optical and photovoltaic properties of CdTe films and CdTe/CdS solar cells were investigated. Data on comparative study by using X‐ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), absorption spectra and conductivity‐temperature measurements of CdTe films prepared by CSS method in dark (CSSD) and under illumination (CSSI) were presented. It is shown that the growth rate and the grain size of CdTe films grown under illumination is higher (by factor about of 1.5 and 3 respectively) than those for films prepared without illumination. The energy band gap of CdTe films fabricated by both technology, determined from absorption spectra, is same (about of 1.50 eV), however conductivity of the CdTe films produced by CSSI is considerably greater (by factor of 10⁷) than that of films prepared by CSSD. The photovoltaic parameters of pCdTe/nCdS solar cells fabricated by photostimulated CSSI technology (J_sc = 28 mA/cm², V_oc =0.63 V) are considerably larger than those for cells prepared by CSSD method (J_sc = 22 mA/cm², V_oc = 0.52 V). A mechanism of photostimulated changes of properties of CdTe films and improvement of photovoltaic parameters of CdTe/CdS solar cells is suggested. (© 2007 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

染料敏化太阳能电池载流子传输的数值模拟

由于在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell, DSSC)中存在染料弛豫、半导体薄膜中电子与氧化态染料分子发生反应和电子在电解质中与氧化态离子复合等不利反应,利用一个更完善的DSSC载流子传输模型对电池的光电性能进行模拟就显得非常重要。为此,本文基于由多重俘获理论建立的DSSC中的包括电子、染料阳离子、碘化物和三碘化物在内的载流子传输模型,数值模拟得到了不同TiO₂薄膜厚度、不同入射光强度与不同染料分子吸收系数下DSSC的J-V曲线。结果表明,随着TiO₂薄膜厚度的增加,太阳能电池的短路电流密度增大,开路电压减小,光电转换效率先增大后减小。当DSSC的TiO₂薄膜厚度为20 μm时,光电转换效率达到最大值7.41%,同时光电转换效率随入射光强度与染料分子吸收系数的增大均有一定程度提高,其中在吸收系数为4 500 cm^-1时,光电转换效率为6.73%。以上结果可以为改进DSSC的光电性能提供理论指导。     

片状ZnO薄膜的制备及其在DSSC中的光电性能研究

采用均匀沉淀法在导电玻璃基体上制备ZnO前驱体薄膜,然后热分解前驱体制备出ZnO薄膜用作染料敏化太阳能电池(DSSC)的光阳极.使用XRD和SEM对ZnO薄膜的结构和形貌进行表征.讨论了n(尿素)/n(Zn2+)、Zn2+浓度、均匀沉淀反应温度、薄膜焙烧温度等工艺因素对ZnO在DSSC中的光电性能影响.结果表明,均匀沉淀法制备ZnO薄膜为六方纤锌矿结构,ZnO薄膜以片状在基体上生长.优化的ZnO薄膜组装的DSSC在100mW/cm2下的短路电流为5.39 mA/cm2,开路电压为O.516 V.     

退火温度对混合阳离子钙钛矿太阳能电池性能的影响

通过不断降低钙钛矿的带隙,拓宽光活性层的光吸收范围是提高钙钛矿太阳能电池光电转换效率的一个有效途径.本文通过在三碘亚铅酸甲脒(HC(NH2)2PbI3简称FAPbI3)前驱液中混入一定比例的碘化甲铵(CH3NH3I简称MAI)并将其退火温度从150 ℃降低到100 ℃,不仅能有效改善钙钛矿薄膜的表面形貌和结晶度,还能得到比三碘亚铅酸甲铵(CH3NH3PbI3简称MAPbI3)更窄带隙的薄膜,由此得到效率达14.8;钙钛矿太阳能电池器件.     

二氧化钛表面改性及其涂布膜光催化性能的研究

采用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂对二氧化钛进行表面改性,利用粒径和Zeta电位等表征得出最佳改性条件.结果表明,钛酸酯偶联剂对粉体表面改性效果更优.将偶联后的粉体分散在聚乙烯醇中,用涂布的方式将其涂覆在双向拉伸聚丙烯薄膜上,制备了有良好光催化性能的二氧化钛涂布膜.采用微型光泽仪、摩擦系数测定仪、雾度仪等分析了薄膜各项物理性能,当粉体加入量为1;时,涂布膜具有最优的机械性能.通过抗菌和光降解实验分析了涂布膜的光催化性能,当粉体加入量为2;时,薄膜抗菌效果达到最佳的99.2;,并对有机染料降解效果提高近70倍.     

磁控溅射（TiO2-ZnO）/TiO2梯度复合薄膜的制备及光致亲水性研究

采用磁控溅射离子镀设备制备了(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜,通过TEM、AFM、Raman、XPS分析了复合薄膜的结构、形貌和表面羟基含量,以甲基橙作为有机降解物,研究了(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜与普通TiO2-ZnO复合薄膜和TiO2薄膜在光催化性能和光致亲水性能上的差异。结果表明:(TiO2-ZnO)/TiO2梯度复合薄膜具有以主体为TiO2-ZnO层、顶层为TiO2的梯度结构,且薄膜表面致密、粒径均匀(10～14 nm),光催化性和亲水性均优于普通TiO2-ZnO复合薄膜和TiO2薄膜,且其光波响应范围红移至450 nm、表面羟基含量高达12.53%,同时梯度复合薄膜的抗光腐蚀性能良好,4 h以后其润湿角仍保持不变。