电沉积处理与染料敏化纳米薄膜太阳电池的优化

采用阳极氧化水解法对染料敏化纳米TiO₂薄膜太阳电池的光阳极进行不同方式的电沉积优化处理.借助x射线衍射仪对处理后的样品进行分析，通过超高分辨率场发射扫描电子显微镜对导电玻璃以及电沉积处理前后纳米多孔薄膜表面进行了粒径和形貌的扫描.染料敏化太阳电池实验测试结果表明，电沉积处理和修饰后可以明显提高光生电子的收集率，增大短路电流密度，提高电池效率. 关键词： 2')" href="#">纳米TiO₂ 染料敏化 电沉积 太阳电池     

New Amphiphilic Polypyridyl Ruthenium（Ⅱ） Sensitizer and Its Application in Dye-Sensitized Solar Cells

Amphiphilic polypyridyl mthenium（Ⅱ） complex cis-di（isothiocyanato）（4,4＇-di-tert-butyl-2,2＇-bipyridyl）（4,4＇- dicarboxy-2,2＇-bipyridyl）ruthenium（Ⅱ）（K005） has been synthesized and characterized by cyclic voltammetry, ^1H NMR, UV-Vis, and FT-IR spectroscopies. The sensitizer sensitizes TiO2 over a notably broad spectral range due to its intense metal-to-ligand charge-transfer （MLCT） bands at 537 and 418 nm. The photophysical and photochemical studies of K005 were contrasted with those of cis-Ru（dcbpy）2（NCS）2, known as the N3 dye, and the amphiphilic ruthenium（Ⅱ） dye Z907. A reversible couple at E1/2=0.725 V vs. saturated calomel electrode （SCE） with a separation of 0.08 V between the anodic and cathodic peaks, was observed due to the Ru^Ⅱ/Ⅲ couple by cyclic voltammetry. Furthermore, this amphiphilic ruthenium complex was successfully used as sensitizers for dye-sensitized solar cells with the efficiency of 3.72% at the 100 mW·cm^-2 irradiance of air mass 1.5 simulated sunlight without optimization of TiO2 films and the electrolyte.     

大面积染料敏化太阳电池的串联阻抗特性研究

在电子扩散微分方程的基础上,研究了染料敏化太阳电池光生电流和光生电压随光照强度不同的变化关系.提出敏化太阳电池串联阻抗功率损耗模型,理论模拟了大面积电池（有效面积>1 cm²）光电转换效率随多孔薄膜有效面积宽度变化的曲线、透明导电基底膜与银栅极的比接触电阻以及在不同入射光强下银栅极体电阻对大面积染料敏化太阳电池光伏性能的影响.结果表明透明导电基底膜的方块电阻和银栅极体电阻对大面积染料敏化太阳电池的性能有很大影响,而这种影响随光强的减弱逐渐减小. 关键词： 染料敏化 太阳电池 串联阻抗 光电转换效率     

共吸附剂在染料敏化太阳电池中的应用

简述了染料敏化太阳电池中引入共吸附剂对光阳极界面进行修饰的作用机制。按照共吸附剂的分子结构特性和应用状况,初步将共吸附剂划分为胆酸衍生物共吸附剂、链状脂肪酸共吸附剂和多羟基化合物共吸附剂。综述了这几类共吸附剂在染料敏化太阳电池中的应用状况并进行了展望。     

染料敏化纳米ZnO薄膜太阳电池机理初探

讨论利用ZnO代替TiO2作为光阳极制作染料敏化薄膜太阳电池的可行性.使用LSV法，IR光谱和UV-vis光谱探讨了电池的工作机理和性能，并与染料敏化纳米TiO2薄膜太阳电池作了比较.结果发现ZnO薄膜表面与染料的吸附键合力太弱是导致ZnO太阳电池效率低下的主要原因. 关键词： 纳米ZnO 太阳电池 染料敏化 量子效率     

染料敏化纳米薄膜太阳电池中DMPII浓度的优化

利用超微铂电极和循环伏安法及电化学阻抗谱研究了在1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)的3-甲氧基丙腈(MePN)溶液中I₃^－和I^－的氧化还原行为，并对比了由不同浓度的I2和DMPII组成的电解质溶液，其染料敏化纳米薄膜太阳电池(DSCs)的光伏性能. 发现以MePN为溶剂，含1.0 mol•dm^-3 DMPII、0.12 mol•dm^-3 I2、0.10 mol•dm^-3 LiI和0.50 mol•dm^-3 4-叔丁基吡啶的电解质溶液，其DSCs的短路光电流密度为16.67 mA•cm^-3、开路电压为0.69 V、填充因子为0.70、光电转换效率达8.08%.     

长链双烷基次膦酸作为共吸附剂修饰TiO_2光阳极

对TiO2/染料/电解质界面进行修饰是提高染料敏化太阳电池(DSC)性能的有效手段,其中引入共吸附剂有机小分子和染料共同吸附在TiO2表面是一种简单有效提高DSC性能的方法.本文合成了长链的双正十二烷基次膦酸(DDdPA)作为染料的共吸附剂应用于染料敏化太阳电池.通过红外光谱(FT-IR)表征DDdPA在TiO2表面的吸附;借助电化学阻抗谱(EIS)及强度调制光电流谱(IMPS)/强度调制光电压谱(IMVS)等技术表征了电子的传输与复合动力学过程.研究发现,DDdPA可以很好地与染料共同吸附在TiO2表面;与二(3,3-二甲基丁基)次膦酸(DINHOP)相比,DDdPA的引入可以更好地抑制TiO2/染料/电解质界面处的电子复合;在优化浓度配比下,DDdPA的引入有效提高了器件的电子寿命,使TiO2导带边负移约30 mV,最终使器件的开路电压提高了47 mV,光电转换效率提升约10%.     

共吸附剂修饰TiO2薄膜电极

共吸附剂修饰纳晶TiO₂薄膜电极是目前染料敏化太阳电池研究的一个热点. 本文通过平带电势和电化学阻抗研究了二(3,3-二甲基丁基)次膦酸和鹅脱氧胆酸两种共吸附剂修饰对TiO₂薄膜电极的平带电势和电极表面钝化能力的影响及其在染料敏化太阳电池中的应用. 结果表明, 二(3,3-二甲基丁基)次膦酸能更有效地钝化TiO₂薄膜表面, 并使TiO₂薄膜平带电势负移. 电化学阻抗谱测试结果表明, 在染料敏化太阳电池中, 相对于鹅脱氧胆酸, 二(3,3-二甲基丁基)次膦酸能更显著地提高器件的电子寿命和开路电压.     

有机染料及其在染料敏化太阳电池中的应用

在染料敏化太阳电池中,染料敏化剂分成无机染料与有机染料两大类。无机染料受稀有金属钌的制约而成本较高,开发有机染料是降低染料敏化太阳电池成本的有效手段,成为目前研究的热点。本文从有机染料敏化剂的分子设计入手,简述了染料敏化太阳电池中有机染料敏化剂的基本结构,将有机染料敏化剂分为吲哚啉类染料、香豆素类染料、三苯胺类染料、菁...     

碱金属碘化物与冠醚或穴醚的配合物中I3-和I-的氧化还原行为及其在染料敏化纳米薄膜太阳电池中的应用研究

本文利用超微铂电极和循环伏安法研究了在碱金属碘化物与冠醚或穴醚配合物的3-甲氧基丙腈(MePN)溶液中I₃^-和I^-的氧化还原行为。发现I₃^-和I^-在其中的表观扩散系数与阳离子有关，且I₃^-的表观扩散系数符合以下规律：1,2-二甲基-3-丙基咪唑阳离子(DMPI⁺)> [Na(¯¯15-C-5]⁺ > [K(¯¯18-C-6]⁺ > [Na(¯¯2.2.1-cryptand]⁺，I^-的表观扩散系数则为：[Na(¯¯2.2.1-cryptand]⁺> [Na(¯¯15-C-5]⁺ ≈[K(¯¯18-C-6]⁺> DMPI⁺。比较了由上述配合物和1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)组成的染料敏化纳米薄膜太阳电池(DSC)的光伏性能，结果表明由上述配合物组成的DSC，其短路电流略高于DMPII，填充因子略低于DMPII，这与I^-和I₃^-在其中的表观扩散系数的大小是相一致的。此外，电解质溶液中的溶剂对DSC的光电转换效率也有较大影响，以MePN为溶剂，含DMPII的DSC的光电转换效率要高于[K(¯¯18-C-6]I，而以乙腈为溶剂，两者的光电转换效率并没有明显的差别。