TiO_2/Sm~(3+)下转换薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Sm3+下转换薄膜,利用其下转换特性将紫外光转换为可见光,提高了可见光光照强度。利用X射线衍射和荧光光谱对TiO2/Sm3+粉体进行了表征,并对TiO2/Sm3+下转换薄膜进行了荧光光谱测试和紫外-可见分光光度计测试。荧光光谱显示,TiO2/Sm3+薄膜在受到395 nm紫外光照射时可发射出540~600 nm连续波长的可见光,具有下转换特性。二层TiO2/Sm3+下转换薄膜的可见光透过率与单纯的TiO2薄膜基本相同,利用其下转换特性使电池短路电流提高了13.2%,光电转换率提高了16.2%。     

TiO_2/Eu~(3+)下转换薄膜的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/Eu3+下转换薄膜,并对其光学特性和光电性能进行了分析。将其应用到染料敏化太阳能电池(DSSC)中,利用其下转换特性将部分紫外光转换为能被染料吸收利用的可见光,提高了DSSC的光照强度,促进了短路电流的增大。荧光光谱显示,下转换薄膜在受到394 nm紫外光照射时可发射出550~640 nm的可见光,具有下转换功能特性。下转换薄膜可以增加电池对太阳光的吸收范围,当涂有二层下转换薄膜时,短路电流密度从8.05 mA·cm-2提高到9.62 mA·cm-2,光电转换效率从3.67%提高到4.32%,转换效率相对提高了17.7%。     

高性能氮化硅陶瓷凝胶注模成型的研究

凝胶注模成型工艺的关键在于制备低粘度高固相体积含量的陶瓷浆料.本文以四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液为分散剂制备氮化硅陶瓷浆料,研究了pH值、分散剂含量、助烧剂含量以及固相体积含量对氮化硅浆料流变性的影响;测定了凝胶注模成型素坯以及烧结体的力学性能.研究结果表明:当pH＝10.5,分散剂加入量为6;(相对于氮化硅固相体积比),助烧剂加入量为10;(质量分数)时,浆料具有最好的流变性.根据以上制备的工艺参数,制备得到固相体积含量大于50;,具有良好流变性的浆料.铸模成型干燥后,素坯的抗弯强度达27MPa;常压烧结后氮化硅陶瓷具有优异的力学性能,其抗弯强度为730 MPa,断裂韧性高达8.8 MPa·m1/2.     

熔盐法制备CuFeMnO4光吸热材料的研究

以KOH、KNO3为熔盐,Cu(NO3)2·3H2O、Fe(NO3)3·9H2O、50wt; Mn(NO3)2为原料,研究了金属离子配比及合成温度对熔盐法制备CuFeMnO4粉体的影响,采用XRD和FESEM进行物相及微观形貌的测试分析,利用自行设计测试装置对CuFeMnO4涂层的吸热性能进行评价.研究结果表明,CuFeMnO4粉体主晶相为尖晶石型,当金属离子配比为Fe3+∶ Cu2+∶ Mn2+=1∶0.5∶1时,可有效地抑制杂相的生成;合成温度为700℃时,晶体成核均匀,晶粒尺寸较小.该粉体制成涂料涂覆在铝板上,可使铝板的吸热温度提高22℃,增强了吸热效果.     

多金属尾矿合成高性能SiAlON粉体的技术研究

以柿竹园钨、铋、钼多金属尾矿为主要原料,配以适量SiO2、Al2O3调整组分,制备了SiAlON陶瓷粉体。研究了Z值和保温时间对产物的影响。结果表明:Z值大小受配料组成、烧结制度、保温时间、气氛等诸多因素影响。选择合理工艺参数,可得到合适Z值产物,使粉体具有良好烧结性。控制Z值不过大,易得到长柱状晶为主的混合粉体,可以增加陶瓷材料韧性。充分的保温时间,有利于成核-生长过程充分完成,是晶粒完全生长的必要条件,但高温下保温时间过长又会降低产物晶粒长径比。实验中,1600℃,保温8 h,氮气流量0.8 L/min,得到了Ca-α-SiAlON和少量SiC为主的混合粉体,且形貌以长柱状为主。     

染料敏化太阳能电池Eu~(3+),Sm~(3+)掺杂TiO_2下转换光阳极的制备及性能

用溶胶-凝胶法制备了Eu,Sm共掺TiO_2粉体,将其与P25复合,制备了下转换光阳极,用于染料敏化太阳能电池,利用其下转换特性提高电池的光电性能.用荧光光谱对粉体的发光性能进行表征,荧光光谱显示:Eu,Sm共掺TiO_2粉体受463nm光激发可以发射550~700nm的可见光,具有下转换功能.当Eu~(3+)的摩尔掺杂含量为1%,Sm~(3+)的摩尔含量为0.5%时,制备的Eu~(3+),Sm~(3+)共掺下转换光阳极,短路电流达到14.08mA/cm2,与使用Eu~(3+)掺杂TiO_2的下转换光阳极电池相比,提高了32.08%,转换效率也达到5.29%.     

SrSnO_3∶Sm~(3+)/TiO_2复合光阳极的制备及其光电性能

以Sr(NO_3)_2和NaSnO_3为原料,采用水热法成功制备了SrSnO_3∶Sm~(3+)下转换粉体,并将其与TiO_2复合作为光阳极应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)。用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和荧光光谱仪(FL)对SrSnO_3∶Sm~(3+)进行表征,探讨了SrSnO_3∶Sm~(3+)掺杂量对Sr SnO_3∶Sm~(3+)/TiO_2复合光阳极组装DSSC光电性能的影响。结果表明,通过水热法成功制备了棒状、短柱状和颗粒状混合形貌的SrSnO_3∶Sm~(3+),Sr SnO_3∶Sm~(3+)通过下转换作用将紫外光转换为587 nm的黄色光,拓宽了光谱响应范围。随着SrSnO_3∶Sm~(3+)掺杂量的增加,DSSC的短路电流密度增大。当Sr SnO_3∶Sm~(3+)掺杂质量分数为3%时,短路电流密度和光电转换效率分别为10.3 m A/cm2和4.09%,与纯P25相比,分别提高了38%和25%。     

ZnO∶(Al,Sm)阻挡层薄膜的制备及其光电性能

采用溶胶凝胶法制备ZnO∶Al,Sm阻挡层薄膜,并用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、红外光谱(FTIR)、荧光光谱(PL)、紫外可见光谱(UV-Vis)和扫描电子显微镜(SEM)等对阻挡层薄膜进行了表征,探讨了Al、Sm掺杂量对阻挡层薄膜性能的影响。结果表明:当Al的掺杂摩尔分数为1%、Sm的掺杂摩尔分数为3%时,所制备的阻挡层荧光强度最高,可将部分紫外光下转换为588nm的可见光,拓宽了光谱响应范围;基于ZnO∶1%Al,3%Sm阻挡层的海胆棘壳色素敏化的纳米TiO_2太阳能电池的开路电压为0.73V,短路电流密度为0.68mA/cm~2,转换效率达0.33%,效率比基于ZnO阻挡层的电池提高了约136%。     

一步蒸发法制备CIGS薄膜的晶体结构研究

采用一步蒸发法分别在钠钙硅玻璃基底、Mo基底上制备Cu(In,Ga) Se2(CIGS)薄膜,通过改变基底温度研究了玻璃和钼基底下CIGS薄膜晶体结构随温度变化情况,采用XRD、SEM、XRF及UV-vis对CIGS薄膜组成、结构及性能进行了表征.结果表明:在玻璃和Mo基底下制备的CIGS薄膜具有均匀一致的化学计量比组成,不同基底温度下,薄膜呈片状和柱状两种结构,片状结构的光吸收系数和禁带宽度高于柱状结构的光吸收系数和禁带宽度.