温度对多硫电解质及量子点敏化太阳能电池性能的影响

采用电化学的方法研究了温度对多硫电解质导电性能及量子点敏化太阳能电池光电性能的影响.结果表明:随着温度的升高,电解质的电导率逐步升高,多硫离子在电解质中的扩散阻力变小;另外,随着温度的升高,量子点敏化太阳能电池的光电转化效率逐渐降低,这主要是由于在较高的温度下,电池的暗反应逐渐增大和量子点的脱附引起的.     

硫基离子液体电解质拓宽量子点敏化太阳能电池的应用温度范围

制备了1-甲基-3-丙基咪唑硫离子液体电解质,并应用在量子点敏化太阳能电池中。通过优化S和Na₂S的浓度,电解质的电导率在25℃下达到了12.96 mS·cm^-1。差示扫描量热法分析表明离子液体电解质的玻璃化转变温度为-85℃。采用该电解质的量子点敏化太阳能电池在25℃下达到了3.03%的光电转化效率(η),与采用水基电解质的电池的效率3.34%接近。由于本文中的离子液体电解质具有低玻璃化转变温度和不易挥发的优点,采用离子液体电解质的量子点敏化太阳能电池在-20℃ (η=2.32%)及80℃ (η=1.90%)的温度下表现出了比水基电解质优异的光电转化性能。     

制备条件对Cu2S光阴极性能的影响

制备了Cu2S纳米材料,研究了制备条件对Cu2S形貌及催化多硫离子还原性能的影响,并将最优条件下制备的Cu2S作为光阴极应用在量子点敏化太阳能电池上.在Cu2S的制作过程中,盐酸对铜片的预处理及铜片和多硫化钠溶液的反应是影响Cu2S性能的两个重要过程.研究结果表明:得到的Cu2S为纳米片组成的花瓣状结构,且随着盐酸浓度的增大和处理时间的延长,表面逐渐变得粗糙和多孔,这有利于增加其表面积,因此Cu2S和多硫电解质之间的界面电荷转移电阻逐渐减小.另外,铜和多硫化钠溶液反应生成Cu2S是一个非常快的过程,反应时间不宜过长,否则Cu2S膜会断裂.在保证Cu2S具有良好催化性能的前提下优化得到的最经济省时的制备条件是:盐酸的浓度为30%,预处理时间为40min,和多硫化钠反应的时间为10s.用此条件下制备的Cu2S作为光阴极组装成量子点敏化太阳能电池达到了4.01%高的光电转化效率.     

TixV1-xO2薄膜的光学及相变特性

采用射频磁控溅射方法,在c-Al2O3(0001)基底上制备了不同钒钛比例的TixV1-xO2(0≤x≤1)薄膜,利用X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)光谱、紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)光谱对薄膜结构及光学性能进行测试分析,计算薄膜的太阳能智能调节率和光学带隙.实验结果及分析表明:随着Ti含量的增加,薄膜的红外调节特性和热滞特性逐渐减弱直至消失;薄膜样品的光学带隙随着Ti含量的增加而变宽,光响应范围发生蓝移;其光学带隙随着V含量的增加而变窄,光响应范围发生红移.     

阴离子为羧酸根和芳环共轭的离子液体在染料敏化太阳能电池中的应用

提出了利用p-π共轭效应设计离子液体的方法, p-π共轭效应可以有效分散阴离子的负电荷, 降低离子液体中阴阳离子之间的库仑引力, 以得到低粘度的离子液体. 所设计的离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑苯甲酸(EMIB)和1-乙基-3-甲基咪唑异烟酸(EMIIN) (它们的阴离子中羧酸根和芳环为p-π共轭结构), 这两种离子液体都达到了较低的粘度(EMIB为42 mPa·s, EMIIN为27 mPa·s). 进一步将这两种离子液体做成电解质, 应用在染料敏化太阳能电池中, 通过优化电解质的组成, EMIB基电解质达到了1.43 mS·cm^-1的电导率和1.45×10^-7cm²·s^-1的I₃^?的扩散系数, 而EMIIN基电解质的电导率和I₃^?扩散系数分别为1.63 mS·cm^-1和2.01×10^-7 cm²·s^-1,后者电导性能的提高主要和EMIIN粘度较低有关系. 进一步将这两种电解质组装成电池, 在300 W·m^-2的光强下测得EMIB基电池和EMIIN基电池的效率分别为2.85%和4.30%.     

p-型和pn-型染料敏化太阳能电池

针对 (1) p-型染料敏化太阳能电池(DSCs)存在的科学问题, 即光阴极染料的吸附量偏低和电池内部的暗反应比较严重和(2) pn-型DSCs存在的光阳极和光阴极不匹配等问题, 从电极、染料和电解质三个方面系统综述了p-型和pn-型DSCs的研究进展并分析了问题可行的解决方案, 最后对p-型和pn-型DSCs的发展前景进行了展望.     

聚乙烯醇缩醛基准固态电解质及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用聚乙烯醇缩甲醛(PVF)与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)2种聚乙烯醇缩醛类聚合物制作了准固态电解质并应用在了染料敏化太阳能电池上.利用红外光谱,热力学及电化学的方法对聚合物及聚合物电解质进行了表征,结果表明聚合物中C O及O—C—O基团可以通过氧原子与锂离子相互作用促进Li I的电离.PVB中丙基侧链对其热力学及电化学性能有显著的影响.通过对电解质组成进行优化,PVF和PVB基电解质的电导率分别达到2.5 m S·cm~(-1)及4.2 m S·cm~(-1),极限扩散电流分别为10.05 m A·cm-2(扩散系数为1.84×10-6cm2·s~(-1))和17.89 m A·cm-2(扩散系数为3.23×10-6cm2·s~(-1)).PVF及PVB基准固态染料敏化太阳能电池分别达到了4.18%和6.06%的光电转化效率,并展现了良好的稳定性.     

Dye-sensitized solar cell module realized photovoltaic and photothermal highly efficient conversion via three-dimensional printing technology

Three-dimensional(3D) printing technology is employed to improve the photovoltaic and photothermal conversion efficiency of dye-sensitized solar cell(DSC) module. The 3D-printed concentrator is optically designed and improves the photovoltaic efficiency of the DSC module from 5.48% to 7.03%. Additionally, with the 3D-printed microfluidic device serving as water cooling, the temperature of the DSC can be effectively controlled, which is beneficial for keeping a high photovoltaic conversion efficiency for DSC module. Moreover, the 3D-printed microfluidic device can realize photothermal conversion with an instantaneous photothermal efficiency of 42.1%. The integrated device realizes a total photovoltaic and photothermal conversion efficiency of 49% at the optimal working condition.