苝四羧酸铈在TiO2纳米晶膜上的光电转化性质

报道了Ce³⁺和Ce⁴⁺两种金属离子桥联苝四羧酸在二氧化钛纳米晶电极上自组装膜的制备,并利用紫外可见光谱、红外光谱、光电子能谱等手段对自组装膜进行了表征.通过同步辐射光电子能谱确定了自组装膜的HOMO能级.基于自组装膜敏化二氧化钛纳米晶电极的薄层三明治型太阳能电池具有较好的光电转化性质.在480 nm,苝四羧酸敏化二氧化钛电极产生了26.9%的入射单色光子-电子转化效率(IPCE),而由Ce⁴⁺离子或Ce³⁺离子桥联所形成的自组装膜分别产生了55.8%和39.1%的IPCE.金属离子桥联苝四羧酸自组装膜相当于一种配合物,其HOMO能级比苝四羧酸自组装膜的高,这是形成铈离子桥联苝四羧酸后IPCE提高的一个主要原因.     

不同中心离子对自组装三元配合物膜光诱导

在ITO(indium-tin-oxide)透明电极上,按照一种新的自组装策略分别制备了3种以四价金属离子Sn4+,Zr4+和Ce4+为桥连中心离子、以苝四羧酸为功能染料配体分子、以草酸为连接配体的光电功能自组装膜.用接触角、紫外光谱、X射线光电子能谱(XPS)和电化学循环伏安作了表征.并测定了这3种自组装膜体系的光电转换性质及电子给体、偏压、光强等因素的影响.     

不同中心离子对自组装三元配合物膜光诱导电子转移性质的影响

在ITO(indium-tin-oxide)透明电极上,按照一种新的自组装策略分别制备了3种以四价金属离子Sn⁴⁺,Zr⁴⁺和Ce⁴⁺为桥连中心离子、以四羧酸为功能染料配体分子、以草酸为连接配体的光电功能自组装膜.用接触角、紫外光谱、X射线光电子能谱(XPS)和电化学循环伏安作了表征.并测定了这3种自组装膜体系的光电转换性质及电子给体、 偏压、光强等因素的影响.     

染料敏化稀土离子修饰二氧化钛纳米晶电极的光电化学性质

制备了N3染料敏化的稀土离子表面修饰二氧化钛纳米晶电极. 由于在新电极表面形成了一个势垒, 这个势垒可以有效地抑制电极表面的电荷复合, 因此改善了电极的光电转化性质. 其中N3染料敏化Yb³⁺离子修饰TiO₂电极在73.1 mW/cm²白光照射下的光电转化效率比TiO₂电极增大了15%.     

二氧化钛纳米晶溶胶内渗透电极对染料敏化太阳能电池的光伏性能的提高

以自制的过氧钛酸(PTA)水溶液为前驱体,用水热法制备了透明锐钛矿相二氧化钛溶胶.无需有机添加剂可得到直径小于7 nm的棒状二氧化钛纳米晶溶胶.通过将溶胶内渗透到染料敏化太阳能电池(DSSCs)的多孔二氧化钛电极后,消除了多孔电极内的大孔并改善了电极内纳米晶之间的连通性.用扫描电子显微镜(SEM)和光学轮廓仪对溶胶内渗透后的光阳极进行了表征.结果表明:小颗粒棒状二氧化钛纳米晶附着在多孔的二氧化钛表面,填充了电极由于烧结产生的大孔,并在多孔的二氧化钛内部形成了有利于电子传输的网络结构.与未经处理的多孔电极相比,改性后的光阳极组装成染料敏化太阳能电池后光电转化效率提高了64%.     

不同取代基卟啉衍生物敏化纳米TiO2多孔膜电极的光电性质研究

采用含有不同取代基的卟啉衍生物四羟基苯基卟啉(THPP)和四羧基苯基卟啉(TCPP)分别对纳米TiO2多孔膜电极进行敏化.对两种敏化电极进行了UV-Vis光谱、FTIR光谱和X射线光电子能谱(XPS)测试.结果表明,TiO2与TCPP的作用比与THPP的作用强.在相同浸泡条件下,TiO2电极吸附TCPP的量大于吸附THPP的量.将两种敏化电极分别组装成光电化学电池,从正背两个方向照射光电池,研究它们在不同照射方向下的光电流响应.从光电化学电池的I-V曲线计算TCPP敏化的光电化学池的总光电转换效率(η)为0.13%,而THPP敏化的光电化学电池的η为0.06%.     

含有p-n单元的苝聚酰亚胺的合成及其敏化光电池的性能研究

设计、合成并表征了含有p-n(供电子-吸电子)单元的苝聚酰亚胺PPI, 并研究了其作为敏化电极材料的光电池的性能. 产物为非晶态. 从电子谱中计算出其能带带宽为2.16 eV, 用电化学循安伏安法计算得到其电子亲和势(E_a, 最低空轨道能级)为－3.97 eV, 离子势(IP, 最高占据轨道能级的绝对值)为6.13 eV, 其能级与二氧化钛的能级相匹配, 对二氧化钛有较好的敏化作用. 光电池的光电流作用谱(IPCE)与紫外电子谱十分相似, 光电压与光强之间有指数的关系. 用苝聚酰亚胺为敏化剂的光电池的光电转换效率为0.0135%.     

两种菁类染料复合敏化TiO_2纳米晶电极的光电化学研究

应用光电化学方法研究了两种菁类染料Cy3和Cy5复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为.结合两种染料的紫外-可见光谱和循环伏安曲线,确定了Cy3和Cy5的电子基态和激发态能级位置.结果表明两种染料的激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配,复合敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流,使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区.复合敏化降低了染料Cy3 在电极吸附时的聚集程度,使其单色光的转换效率(IPCE)提高了169%,复合敏化电极总的光电转换效率η为2.09%,分别是Cy3和Cy5单独敏化时光电转换效率的2.069 和1.229倍.     

两种菁类染料复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学研究

应用光电化学方法研究了两种菁类染料Cy3和Cy5复合敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为. 结合两种染料的紫外-可见光谱和循环伏安曲线, 确定了Cy3和Cy5的电子基态和激发态能级位置. 结果表明两种染料的激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配, 复合敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流, 使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区. 复合敏化降低了染料Cy3在电极吸附时的聚集程度, 使其单色光的转换效率(IPCE)提高了169%, 复合敏化电极总的光电转换效率η为2.09%, 分别是Cy3和Cy5单独敏化时光电转换效率的2.069和1.229倍.     

多金属氧酸盐K17[Ce(P2Mo17O61)2]多层膜修饰电极的组装及其电化学行为

利用层接层自组装法(LbL), 制备出有序且稳定的多金属氧酸盐K17[Ce(P2Mo17O61)2]多层膜. 应用电化学, 紫外光谱和X射线光电子能谱等方法研究该化合物的电化学性质及其膜修饰电极的电化学性质.     

水热法可控合成二氧化钛纳米晶及其在染料敏化太阳能电池中的应用

本文报道了水热法可控合成二氧化钛纳米晶及其在染料敏化太阳能电池中的应用.选择合适的有机碱胶化剂,能很好地控制二氧化钛纳米晶的生长,形成不同形貌和粒径的锐钛矿型二氧化钛纳米晶颗粒.染料敏化太阳能电池光电性能测试结果表明,以四乙基氢氧化铵为胶化剂合成的边长为8～13nm的正方形二氧化钛纳米晶构成的光阳极光电性能优于以四丁基氢氧化铵为胶化剂合成的边长为7～10nm的正方形二氧化钛纳米晶以及长18～35nm,宽10～18nm的长方形二氧化钛纳米晶构成的光阳极.用较高浓度的四甲基氢氧化铵胶化剂能合成球形或椭球形亚微米级二氧化钛颗粒,以其为散射中心在光阳极中构建散射层,染料敏化太阳能电池的光电转换效率能由6.77%提高到8.18%.     

N3敏化Ho3+离子修饰TiO2纳米晶电极的光电化学性质

研究了Ho3+离子表面修饰对TiO2纳米晶电极光电性能的影响. TiO2表面氧化钬的存在一方面降低了染料和TiO2之间的电子注入速率, 而另一方面它也能够抑制电荷复合. 结果表明, 在TiO2纳米晶薄膜表面修饰一定厚度的Ho3+离子层, 在电极表面就形成了一个势垒, 能够有效抑制电极表面的电荷复合, 从而提高了染料敏化太阳能电池的光电压和光电转化效率. 在93.1 mW·cm-2白光照射下, TiO2/Ho-0.1 和TiO2/Ho-0.2(0.1 和0.2分别是修饰TiO2电极的Ho3+溶液的浓度, 单位是mol·L-1)两个电极的光电转化效率分别达到8.3%和7.6%, 与TiO2电极(7.2%)比较, 分别增大了15%和5%.     

N3敏化Ho~（3＋）离子修饰TiO2纳米晶电极的光电化学性质

研究了Ho3+离子表面修饰对TiO2纳米晶电极光电性能的影响.TiO2表面氧化钬的存在一方而降低了染料和TiO2之间的电子注入速率,而另一方面它也能够抑制电荷复合.结果表明,在TiO2纳米晶薄膜表面修饰一定厚度的HO3+离子层,在电极表面就形成了一个势垒,能够有效抑制电极表面的电荷复合,从而提高了染料敏化太阳能电池的光电压和光电转化效率.在93.1 mW·cm-2白光照射下,TiO2/Ho-0.1和TiO2/Ho-0.2(0.1和0.2分别是修饰TjO2电极的Ho3+液的浓度,单位是mol·L-1)两个电极的光电转化效率分别达到8.3%和7.6%,与TiO2电极(7.2%)比较,分别增大了15%和5%.     

交流阻抗法研究四羧基酞菁锌掺杂的二氧化钛半导体电极

用电沉积和丝网印刷法制备了纳米二氧化钛膜电极及四羧基酞菁锌(ZnPcTc)掺杂的多孔纳米二氧化钛半导体电极. 采用交流阻抗法(EIS)对二氧化钛膜的电子传输性能以及界面性质进行了表征, 确定了各阻抗弧对应的电极过程. 采用合理的模型计算了电极的电子传输动力学参数. 结果表明, 掺杂ZnPcTc后, 膜电阻明显降低, 且电极-电解液界面电容有所增大, 有利于TiO2电极在染料敏化太阳能电池器件中的应用.     

CdS敏化对TiO2纳米薄膜电极光生电荷转移特性的影响

1991年Gratzel等[1]以敏化的TiO2纳米薄膜电极组成的液体结光电化学太阳能电池(PEC),其光电转换效率(IPCE)达到10%. 最近,选用固态电解质使这种PEC的IPCE达到33%[2].于是用有机染料[3,4]及窄带隙半导体纳米微粒[5]敏化的电极受到了广泛关注.     

N,N′-对羧苄基吲哚三菁敏化纳米TiO2电极的研究

应用光电化学方法研究了N, N′-对羧苄基吲哚三菁（Cy5）染料敏化TiO2纳米晶电极的光电化学行为,优化了敏化的条件.结合Cy5的循环伏安曲线和光吸收阈值,初步确定Cy5电子基态和激发态能级位置.结果表明,Cy5电子激发态能级位置能与TiO2纳米粒子导带边位置相匹配,因而使用该染料敏化可以显著提高TiO2纳米晶的光电流,使TiO2纳米晶电极吸收波长由紫外光区红移至可见光区和近红外区,光电转换效率得到明显改善,在膜厚为6.5μm、敏化时间为6 h的条件下IPCE值（incident photo-to-electricity conversion efficiency）最高可达46.4％,总的光电转换效率η为1.70％.     

柔性透明导电基底上二氧化钛自组装薄膜的制备及光电化学性能

通过层层自组装技术,以结晶的二氧化钛为原料,在不使用聚电解质的情况下,免除了高温煅烧,直接在柔性透明导电基底上制备了全纳米二氧化钛颗粒自组装薄膜。二氧化钛源主要包括带有异种电荷的锐钛矿二氧化钛溶胶和Degussa的P25二氧化钛,溶胶中的超细二氧化钛纳米晶在制备过程中起到了调节薄膜微观结构的作用,提高了薄膜的均匀性和致密度。将二氧化钛自组装薄膜作为工作电极,在三电极体系中进行光电化学测试,表面均匀致密的二氧化钛薄膜电极表现出了更高的光电化学性能,加入溶胶后获得的自组装薄膜电极所得到的光电流强度较由全P25组装的薄膜电极提高了近25%。     

柔性透明导电基底上二氧化钛自组装薄膜的制备及光电化学性能

通过层层自组装技术, 以结晶的二氧化钛为原料, 在不使用聚电解质的情况下, 免除了高温煅烧, 直接在柔性透明导电基底上制备了全纳米二氧化钛颗粒自组装薄膜。二氧化钛源主要包括带有异种电荷的锐钛矿二氧化钛溶胶和Degussa的P25二氧化钛, 溶胶中的超细二氧化钛纳米晶在制备过程中起到了调节薄膜微观结构的作用, 提高了薄膜的均匀性和致密度。将二氧化钛自组装薄膜作为工作电极, 在三电极体系中进行光电化学测试, 表面均匀致密的二氧化钛薄膜电极表现出了更高的光电化学性能, 加入溶胶后获得的自组装薄膜电极所得到的光电流强度较由全P25组装的薄膜电极提高了近25%。     

纳米结构TiO2/SiO2的逐层自组装

采用逐层自组装方法在二氧化硅球表面交替组装了十二烷基硫酸钠单分子膜和二氧化钛纳米粒子膜 ,该复合多层膜经高温煅烧后得到了核壳型纳米结构二氧化钛 /二氧化硅复合颗粒 .利用XRD ,SEM ,X射线能谱等对复合颗粒进行了表征 .结果表明 :二氧化钛在复合颗粒表面排列紧密、均匀 ,粒径在 5 0nm左右 ,为锐钛矿型结构 .复合颗粒中二氧化钛的含量随组装层数的增加而均匀增加     

纳米结构ZnO/染料/聚吡咯光阳极的光电化学性质

用光电化学方法研究了染料RuL2 (NCS) 2 (L =2 ,2′ bipydine 4,4′ dicarboxylicacid) (简写为Dye)、聚吡咯 (PPy)敏化氧化锌 (ZnO)纳米晶电极以及用RuL2 (NCS) 2 和PPy复合敏化ZnO纳米晶膜电极的光电化学行为 .实验表明 ,ZnO/PPy纳米多孔膜电极为双层n 型半导体结构 .PPy和RuL2(NCS) 2 都可对ZnO纳米晶膜产生敏化作用 ,ZnO/RuL2 (NCS) 2 /PPy复合多孔膜电极产生的光电流远大于ZnO/PPy纳米多孔膜电极和ZnO/Dye多孔膜电极产生的光电流 .讨论了该电极的光生电子的机理 ,初步测定了ZnO/RuL2 (NCS) 2 /PPy电极作为光阳极的光电化学电池的工作特性曲线 ,测得该电池的光电转换效率为 1 .3% ,填充因子为 0 .75 .