Ru(bpy)2(NCS)2染料敏化CdS/Zn2+TiO2复合半导体纳米多孔膜的光电化学

采用水热法合成了Zn²⁺离子掺杂的TiO₂纳米粒子[Zn²⁺掺杂量0.5%(物质的量的比)],并用光电化学方法研究了经Ru(bpy)₂(NCS)₂(bpy=2,2′bipyridine₄,4′dicarboxylicacid)分别敏化的掺杂Zn²⁺的TiO₂电极(简写为Zn²⁺-TiO₂)和CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极的光电化学行为.实验证明Ru(bpy)₂(NCS)₂敏化CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极比单独敏化Zn²⁺-TiO₂电极的光电转换效率高,且敏化Zn²⁺TiO₂电极和敏化CdS/Zn²⁺TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极比Zn²⁺-TiO₂电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动.在360600nm范围内,Ru(bpy)₂(NCS)₂敏化CdS/Zn²⁺-TiO₂复合半导体纳米多孔膜电极光电转换效率最好.     

TiO_2/CdS/Ru(bpy)_2(NCS)_2作为太阳电池光阳极的探讨

将 Cd S纳米粒子复合在 Ti O2 纳米多孔膜上 ,用染料 Ru( bpy) 2 ( NCS) 2 对此复合半导体纳米膜电极进行敏化 ,测量了不同 Cd S复合量的 ITO/Ti O2 /Cd S/Ru( bpy) 2 ( NCS) 2 光阳极组成光电池的能量转换效率 .实验证明 ,ITO/Ti O2 /Cd S/Ru( bpy) 2 ( NCS) 2 作为太阳电池光阳极的能量转换效率与 Ti O2 /Cd S复合半导体中 Cd S的含量有关 .当 Cd S复合时间为 5 min的电池的短路电流为 5 .2 3A/m2 ,开路电压为 0 .71 6 V,能量转换效率为 0 .77% .     

TiO2/CdS/Ru(bpy)2(NCS)2作为太阳电池光阳极的探讨

将CdS纳米粒子复合成TiO2纳米多孔膜上，用染料Ru(bpy)2(NCS)2对此复合半导体纳米膜电极进行每化，测量了不同CdS复合量的ITO／TiO2/CdS/Ru(bpy)2(NCS)2光阳极组成光电池的能量转换效率，实验证明，ITO／TiO2/CdS/Ru(bpy)2(NCS)2作为太阳电池光阳极的能量转换效率与TiO2/CdS复合半导体中CdS的含量有关，当CdS复合时间为5min的电池的短路电流为5．23A／m^2,开路电压为0．716V，能量转换效率为0．77％。     

染料敏化La~(3+)掺杂的TiO_2纳晶薄膜制备及其光电性能

采用溶胶-凝胶法制备出La3+掺杂的TiO2纳米粉体材料,通过料浆喷涂工艺制得掺杂La3+的TiO2薄膜并将其以N719染料敏化制成染料敏化太阳能电池(DSSC)。以X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和DSSC测试系统对制得的La3+掺杂的TiO2纳米粉体材料、相应的La3+掺杂的TiO2薄膜以及制成的DSSC分别进行测试表征,研究了La3+掺杂对TiO2晶型和染料敏化太阳能电池性能的影响。XRD测试结果表明,La3+的掺杂改善了TiO2的颗粒分布;电池的测试结果说明,La3+掺杂量为0.5%,煅烧温度为450℃时制备的纳米TiO2膜DSSC电池性能最佳,光电转换效率达1.926%。     

TiO_2纳米管阵列的制备与稀土掺杂改性研究

在水相中采用阳极氧化法制备了高度有序的TiO2纳米管阵列。探讨了稀土掺杂和染料敏化等因素对TiO2纳米管光电性能的影响,并对样品分别进行了X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外吸收光谱(UV-V is)、荧光光谱(FS)和光电测试等性能测定。实验结果表明,通过稀土(Gd3+,La3+,Y3+)掺杂TiO2纳米管的光电性能都有所提升,其中Y3+掺杂的TiO2纳米管的光电效率和填充因子最高达到0.92%和0.59,Y3+掺杂后染料敏化TiO2纳米管太阳能光阳极的光电转换效率增加了近3.2倍。     

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 .     

Ru(II)染料与聚3-甲基噻吩复合敏化纳米结构TiO_2电极的光电化学研究

利用光电流作用谱、循环伏安等光电化学方法研究了染料RuL2(SCN)2:2TBA(L=2,2'-bipydine-4,4'-dicarboxylicacid)与聚3-甲基噻吩(P3MT)复合敏化电极的光电化学性质.RuL2(SCN)2:2TBA/P3MT复合敏化TiO2纳米晶多孔膜电极比染料RuL2(SCN)2:2TBA敏化TiO2纳米结构电极的光电转换效率大幅度提高.复合敏化电极中存在p-n异质结有效地抑制了电子的反向复合,减少了电子的损失.     

Zn(Ⅱ)和La(Ⅲ)共掺杂TiO2纳米晶多孔膜电极光电化学行为研究

采用溶胶-凝胶法合成了Zn（Ⅱ）、La（Ⅲ）共掺杂TiO2纳米粒子（掺杂0．5％Zn（Ⅱ）及0．5％La（Ⅱ））,并制成了TiO2、掺杂0．5％Zn（Ⅱ）及共掺杂0．5％Zn（Ⅱ）和0．5％La（Ⅱ）的TiO2纳米晶多孔膜电极,对该3种电极进行了电化学及光电化学研究,实验发现,用Zn（Ⅱ）单独掺杂TiO2纳米多孔膜电极的光电流大于未掺杂的TiO2纳米多孔膜电极,而Zn（Ⅱ）和La（Ⅲ）共掺杂TiO2纳米多孔膜电极的光电流又大于Zn（Ⅱ）单独掺杂TiO2纳米多孔膜电极,对该掺杂电极的光电转换机理进行了探讨。     

PbS/RL~2(NCS)~2复合敏化SnO~2纳米多孔膜电极的光电化学研究

用光电化学方法和UV-vis吸收光谱研究了PbS和Rul~2(NCS)~2(L=2,2'--bipydine--4,4'-dicarboxylicacid)复合敏化SnO~2纳米晶多孔膜电极的光电化学行为.实验表明,复合敏化比用PbS或RuL~2(NCS)~2分别单独敏化的效果好,不仅使电极的光吸收拓展到可见光区,而且复合敏化显著提高了光电转换效率,并讨论了复合敏化电极的电荷传输机理。     

PbS/RL~2(NCS)~2复合敏化SnO~2纳米多孔膜电极的光电化学研究

用光电化学方法和UV-vis吸收光谱研究了PbS和Rul~2(NCS)~2(L=2,2'--bipydine--4,4'-dicarboxylicacid)复合敏化SnO~2纳米晶多孔膜电极的光电化学行为.实验表明,复合敏化比用PbS或RuL~2(NCS)~2分别单独敏化的效果好,不仅使电极的光吸收拓展到可见光区,而且复合敏化显著提高了光电转换效率,并讨论了复合敏化电极的电荷传输机理。     

TiO2与ZnO复合纳米结构电极的光电化学研究

利用尿素加压共沉淀法以Ti(SO4)2与Zn(NO3)2为原料制备了TiO2-ZnO复合纳米粒子, 其纳米结构电极的光电化学研究结果表明, 反应物摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧制备的复合纳米结构电极的光电转换效率最高. 对吸附染料RuL2(SCN)2∶2TBA的纳米结构TiO2和各种复合纳米粒子的纳米结构电极进行光电研究的结果表明, 染料对各纳米结构电极都起到了敏化作用, 其中也是由反应物摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧制备的纳米结构电极的光电转换效率最高. 对聚3-甲基噻吩修饰的纳米结构TiO2和摩尔比为3∶1, 于530 ℃煅烧的复合纳米粒子构成的纳米结构电极进行光电性能研究, 结果表明, 聚3-甲基噻吩与半导体纳米粒子之间存在p-n结, 在一定条件下p-n结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 从而提高了光电转化效率.     

聚3-甲基噻吩修饰量子点硫化铅连接TiO2纳米结构膜的光电化学研究

采用原位化学法在纳米结构TiO2电极上制备了量子点PbS(Q-PbS), 并用电化学方法在TiO2/Q-PbS表面聚合3-甲基噻吩[poly(3-Methylthiophene), PMeT]. 研究结果表明, PMeT和Q-PbS单独修饰纳米结构TiO2电极和PMeT修饰Q-PbS连接纳米结构TiO2电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动; 在可见光区光电转换效率均比纳米结构TiO2的光电转换效率提高显著; PMeT与Q-PbS修饰的纳米结构TiO2之间存在p-n异质结. 在一定条件下p-n异质结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 提高了光电转换效率.     

聚3-甲基噻吩修饰硫化物量子点连接纳米结构TiO2膜的光电化学研究

采用原位化学法在纳米结构TiO₂膜上制备了量子点CdS, PbS (Q-CdS, Q-PbS), 并用电化学方法在TiO₂/Q-CdS, TiO₂/Q-PbS表面聚合3-甲基噻吩[poly(3-Methylthiophene, PMeT)]. 用光电化学方法研究了PMeT修饰Q-CdS, Q-PbS连接TiO₂纳米结构膜, 实验结果表明, PMeT和Q-CdS, Q-PbS单独修饰纳米结构TiO₂电极和PMeT修饰Q-CdS, Q-PbS连接纳米结构TiO₂电极的光电流产生的起始波长都向长波方向移动; 一定条件下在可见光区光电转换效率均较纳米结构TiO₂的光电转换效率有明显的提高; 聚3-甲基噻吩(PMeT)与Q-CdS, Q-PbS连接的纳米结构TiO₂之间存在p-n异质结. 在一定条件下p-n异质结的存在有利于光生电子/空穴的分离, 在本文实验条件下PMeT修饰Q-CdS, Q-PbS连接纳米结构TiO₂电极最高的单色光的光电转换效率分别为11%和7%.     

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%.     

Modified phthalocyanines for efficient near-IR sensitization of nanostructured TiO(2) electrode

A zinc phthalocyanine with tyrosine substituents (ZnPcTyr), modified for efficient far-red/near-IR performance in dye-sensitized nanostructured TiO(2) solar cells, and its reference, glycine-substituted zinc phthalocyanine (ZnPcGly), were synthesized and characterized. The compounds were studied spectroscopically, electrochemically, and photoelectrochemically. Incorporating tyrosine groups into phthalocyanine makes the dye ethanol-soluble and reduces surface aggregation as a result of steric effects. The performance of a solar cell based on ZnPcTyr is much better than that based on ZnPcGly. Addition of 3alpha,7alpha-dihydroxy-5beta-cholic acid (cheno) and 4-tert-butylpyridine (TBP) to the dye solution when preparing a dye-sensitized TiO(2) electrode diminishes significantly the surface aggregation and, therefore, improves the performance of solar cells based on these phthalocyanines. The highest monochromatic incident photo-to-current conversion efficiency (IPCE) of approximately 24% at 690 nm and an overall conversion efficiency (eta) of 0.54% were achieved for a cell based on a ZnPcTyr-sensitized TiO(2) electrode. Addition of TBP in the electrolyte decreases the IPCE and eta considerably, although it increases the open-circuit photovoltage. Time-resolved transient absorption measurements of interfacial electron-transfer kinetics in a ZnPcTyr-sensitized nanostructured TiO(2) thin film show that electron injection from the excited state of the dye into the conduction band of TiO(2) is completed in approximately 500 fs and that more than half of the injected electrons recombines with the oxidized dye molecules in approximately 300 ps. In addition to surface aggregation, the very fast electron recombination is most likely responsible for the low performance of the solar cell based on ZnPcTyr.     

Hierarchical TiO(2) flowers built from TiO(2) nanotubes for efficient Pt-free based flexible dye-sensitized solar cells

A novel hierarchical TiO(2) flower consisting of anatase TiO(2) nanotubes on a Ti foil substrate has been prepared via a mild hydrothermal reaction of TiO(2) nanoparticles/Ti foil. The photovoltaic performance of DSSC based on hierarchical TiO(2) flowers/Ti (7.2%) is much higher than that of TiO(2) nanoparticle/Ti (6.63%) because of its superior light scattering ability and fast electron transport. Moreover, full flexible DSSC based on the novel hierarchical TiO(2) flowers/Ti foil photoelectrode and electrodeposited poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) on indium tin oxide-coated poly(ethylene terephthalate) (ITO-PET) counter electrode shows a significant power conversion efficiency of 6.26%, accompanying a short-circuit current density of 11.96 mA cm(-2), an open-circuit voltage of 761 mV and a fill factor of 0.69.     

Self-assembly and photoelectric properties of cerium complexes with 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid on nanocrystalline TiO_2 films

Self-assembled (SA) films (PMP, M = Ce3+ or Ce4+) of 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid (PTA) on nanocrystalline TiO2 films with Ce3+ or Ce4+ as a bridge were fabricated and characterized with UV-Vis, IR, and XPS synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (SRPES) which gave the HOMO energy levels for the SA films. It was shown that thin-layer sandwich-type solar cells based on these SA films possess good properties for photoelectric conversion. While PTA-loaded TiO2 electrode (P) generated 26.9% of incident monochromatic photon-to-electron conversion efficiency (IPCE), PMP-sensitized Ti02 electrodes yielded 55.8% and 39.1% for Ce4+ and Ce3+ respectively. PMP films can be considered as a kind of complexes whose HOMO energy levels were proved to be higher than that of film P, which is one of the major reasons for the increase in IPCE from film P to film PMP.     

纳米结构TiO2/聚3-己基噻吩多孔膜电极光电性能研究

用光电流作用谱、光电流-电势图等光电化学方法研究了ITO/聚3-己基噻吩(ITO/ P3HT)膜和纳米结构TiO2/聚3-己基噻吩(TiO2/P3HT)复合膜的光电转换性质. 结果表明, P3HT膜的禁带宽度为1.89 eV, 价带位置为－5.4 eV. 在ITO/TiO2/ P3HT复合膜电极中存在p-n异质结, 在一定条件下异质结的存在有利于光生电子-空穴对的分离. P3HT修饰ITO/TiO2电极可使光电流发生明显的红移, 从而提高了宽禁带半导体的光电转换效率.