浆料的制备方法对染料敏化太阳能电池性能优化影响

在TiO_2粉末中加入乙基纤维素松油醇溶液混合均匀,经研磨得到适合丝网印刷制备薄膜的TiO_2浆料,制备出TiO_2光阳极薄膜并组装成染料敏化太阳能电池(DSSCs)。采用XRD、SEM对样品形貌表征,并利用光电流密度-电压(I-V)曲线测试DSSCs的光电性能,讨论了浆料原料的配比方法、涂覆层数以及烧结方式对电池的性能影响。研究表明,由0.5 g TiO_2粉末、5%乙基纤维素松油醇溶液制备的浆料,用丝网印刷涂覆8层,通过煅烧—管式炉降至室温—煅烧的方法可制得最优质的DSSCs光阳极薄膜。     

染料敏化太阳能电池用敏化剂

染料敏化太阳能电池是太阳能电池的重要发展方向之一,染料敏化剂是影响电池光电转换效率的重要组分,也一直是太阳能电池材料的研究热点.经过20多年的研究,现已开发的光敏染料主要有金属配合物染料和纯有机染料两大类.本文依据染料结构特征,将金属配合物染料分为钌的多吡啶配合物、其它金属(如Os、Pt)的多吡啶配合物、卟啉及酞菁类配...     

敏化染料分子长径比对太阳能电池性能的影响

采用同一系列但分子长径比不同的3种染料:2-氰基-3-[2-[4-{2-[4-N,N-二(4-甲基苯基)氨基苯基]乙烯基}-苯基氨基)-嘧啶-5-取代基]-丙烯酸(MTPA-Pyc)、2-氰基-3-(4-{2-[4-N,N-二(4-甲基苯基)氨基苯基]乙烯基}-苯基)-丙烯酸(MTPAcc)和2-氰基-3-[4-N,N-二(4-甲基苯基)氨基苯基]-丙烯酸(MTPAc),研究了在不同吸附溶剂中3种染料分子在Ti O2上的吸附量和聚集态,探讨了敏化染料分子长径比对染料敏化太阳电池性能的影响.结果表明,MTPAcc具有最合适的分子长径比,其在Ti O2表面的吸附量及应用的光电性能最高;吸附溶剂的极性增大有利于提高染料的吸附量,但也会影响染料分子的聚集态.当以四氢呋喃为吸附溶剂时,MTPAcc在Ti O2表面的吸附量大且不发生聚集,对应的敏化太阳能电池器件在所有结果中表现最好,在490 nm处的单色光光电转化效率(IPCE)极值达到84%,总光电转化效率(η)达到5.72%.     

不同受体结构染料共敏化对染料敏化太阳电池性能的影响

为了拓宽染料敏化太阳电池对太阳光谱的响应范围,提高电池的光电转换效率,将两种含有不同受体结构（绕丹宁-3-乙酸基（RA）和氰基丙烯酸基（CA））的三苯胺染料（TR1和TC1）进行共敏化。TR1染料平伏吸附在TiO₂表面,而TC1染料直立吸附在TiO₂表面。将两种染料按照不同摩尔比共敏化TiO₂后,TC1占据TR1的部分位置,拓展光谱的同时也抑制了电荷复合,电子寿命较TR1敏化的太阳电池长。在TR1与TC1摩尔比为5：5的共敏剂溶液敏化的共敏电池器件中,短路光电流密度（J_sc）为11.7 mA/cm²,开路电压（V_oc）为704 mV,填充因子（FF）为0.73,光电转换效率（η）为6.03%。该结果明显优于单一染料敏化的电池器件。     

染料敏化太阳能电池对电极材料优化的研究进展

简要说明了染料敏化太阳能电池(DSSC)的结构和工作原理,重点综述了近几年来DSSC对电极材料优化的研究成果.对电极作为DSSC结构的关键组成部分之一,主要作用是吸收来自外电路中的电子,将电子传递给电解质氧化还原电子对形成电流循环.介绍了铂对电极、碳对电极、复合对电极在DSSC中的应用,并着重分析了不同材料的特性对DS...     

电化学阻抗谱研究聚合物凝胶电解质对染料敏化太阳能电池性能的影响

用甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)共聚物P(HEMA-NVP)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)与N-乙烯基吡咯烷酮共聚物P(MMA-NVP)为原料制备了聚合物凝胶电解质, 用电化学阻抗谱(EIS)研究了聚合物凝胶电解质中聚合物基质的结构与组成对准固态染料敏化太阳能电池(DSSCs)光伏性能的影响. 不同交联剂用量、不同HEMA用量的P(HEMA-NVP)共聚物及不同MMA用量的P(MMA-NVP)吸收液态电解质后分别形成HGelI、HGelII、MGel凝胶电解质. 结果发现, 随共聚物P(HEMA-NVP)中交联剂由0.1%(w, 下同)增大到0.6%时, 形成的HGelI 组装的DSSCs的光电转化效率(η)先增大后降低, 交联剂用量为0.4%时, DSSCs的η为最大, 为5.54%(光强100 mW·cm^-2). 同时, 比较HGelII 系列和MGel 系列DSSCs的光电性能参数发现, 含有羟基的HGel 系列的η要高于MGel 系列, 而后者的开路电压(V_oc)值高于前者. 在HGelII 系列中, HEMA含量为60%(w)时, DSSCs的η最高. 电化学阻抗谱分析表明共聚物中交联结构的不同影响了电池内部的界面阻抗及离子的传输, 引入羟基有利于降低界面阻抗. 通过调整共聚物中交联剂用量和羟基含量可改善DSSCs的光伏性能.     

染料敏化太阳能电池对电极

对电极是染料敏化太阳能电池的重要组成部分,改进对电极是提高其能量转换效率及降低成本的有效手段之一.本文重点综述了2008年以来染料敏化太阳能电池对电极的研究成果,详细介绍了各类对电极包括金属Pt、Au、Ni,纳米炭材料和导电聚合物等对电极的优点和制备工艺.Pt对电极性能最好,但是高成本限制了它在染料敏化太阳能电池产业化中的应用;新型的价格低廉、活性较高的纳米炭材料和导电聚合物及其复合材料等对电极在染料敏化太阳能电池的研究中逐渐引起人们的重视.     

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池研究进展

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池是一种受到广泛关注的新型太阳能电池。根据电池的结构不同可以将其分为p型和p-n叠层型染料敏化太阳能电池。其中p-n型叠层染料敏化太阳能电池的理论光电效率可以达到43%,高于传统的基于n型TiO₂光阳极的染料敏化太阳能电池理论效率（30%）,引起了科学界的高度关注。本文将总结基于p型光电极染料敏化太阳能电池（p型和p-n型叠层器件）的研究成果,重点介绍用于p型和p-n型叠层染料敏化太阳能电池的电极材料,染料及电解质的研究进展;同时总结目前该类电池发展中亟需解决的问题以及进一步提高器件效率的途径。     

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池研究进展

基于p型光电极的染料敏化太阳能电池是一种受到广泛关注的新型太阳能电池。根据电池的结构不同可以将其分为p型和p-n叠层型染料敏化太阳能电池。其中p-n型叠层染料敏化太阳能电池的理论光电效率可以达到43%,高于传统的基于n型TiO_2光阳极的染料敏化太阳能电池理论效率(30%),引起了科学界的高度关注。本文将总结基于p型光电极染料敏化太阳能电池(p型和p-n型叠层器件)的研究成果,重点介绍用于p型和p-n型叠层染料敏化太阳能电池的电极材料,染料及电解质的研究进展;同时总结目前该类电池发展中亟需解决的问题以及进一步提高器件效率的途径。     

准固态染料敏化太阳能电池中电解质体系的研究进展

染料敏化太阳能电池(Dye Sensitized Solar Cells)是新一代将光能转化为电能的重要能源转换装置。它具有低廉的材料和器件制作成本、较高的光电转换效率以及电池制作过程简单等诸多优点,拥有广阔的应用空间和巨大的潜在商业价值,因而吸引了广泛的研究关注。染料敏化太阳能电池主要由染料敏化的光阳极、电解质和对电极三个部分组成。其中,电解质作为染料敏化太阳能电池的重要组成部分,其对离子的传导和扩散,以及促进染料再生的能力极大地影响着染料敏化太阳能电池的电荷传输和光电性能。本文聚焦于染料敏化太阳能电池准固态电解质体系,主要从聚合物凝胶电解质、有机小分子凝胶电解质和无机纳米粒子凝胶电解质三大方面综述讨论了该研究领域当前最新研究进展,并对其未来研究趋势进行了展望。     

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%.     

Synthesis and Characterization of Triazolium Iodide Ionic Liquid Electrolyte for Dye Sensitized Solar Cells

Imidazolium iodide compounds have been utilized in the electrolytes for dye sensitized solar cells (DSSC). Most of the investigations with these compounds focus on the formulation of eutectic mixtures that promote efficient dissociation and diffusion of the iodide and triiodide species. Facile alternative synthetic approaches such as click chemistry (Huisgen 3+2 dipolar cycloaddition reaction) can be utilized to broaden the scope of electrochemically stable promising materials for novel electrolyte systems. Here, we report the first example of a triazolium functionalized cyclic siloxane that can be used as an electrolyte component in solvent-based DSSCs. The devices fabricated with this new triazolium salt in the electrolyte yielded short circuit current densities (26 mA/cm²), as well as power conversion efficiencies of 8%, these values are comparable to those obtained for imidazolium salt analogues.     

苯并噻唑碘的改进合成及其在染料敏化太阳电池中的应用

利用高压釜提高反应温度合成了3-甲基苯并噻唑碘(MBTI)和2,3-二甲基苯并噻唑碘(DMBTI),研究了杂环上2位甲基对苯并噻唑碘的热稳定性和熔点的影响;使用超微铂电极循环伏安法和电化学阻抗谱研究了苯并噻唑阳离子结构对I3-和I-的氧化还原行为及Pt电极/电解质界面的影响,并组装成染料敏化太阳电池(DSCs).结果表明:该合成方法具有操作简便,反应时间短,产物提纯容易,产率高的特点;DMBTI的熔点和热稳定性均高于MBTI;当电解质组成为0.1mol·L-1I2,0.1mol·L-1LiI,0.6mol·L-11-甲基-3-丙基咪唑碘(MPII),0.3mol·L-1DMBTI,溶剂为γ-丁内酯,组装的DSCs的短路电流密度为16.91mA·cm-2,开路电压为0.65V,填充因子为0.57,光电转换效率可达6.28%.     

聚合溶液pH值对染料敏化太阳电池中聚吡咯对电极结构和性能的影响

电化学合成聚吡咯（PPy）时,聚合电解液的pH 值对PPy 薄膜的形貌和性质有较大的影响,进而影响PPy薄膜对I^-/I₃^-的电催化活性以及基于PPy对电极（CE）的染料敏化太阳电池（DSSCs）的光电转换性能. 本文采用电化学恒电位方法,在掺杂氟的SnO₂（FTO）导电玻璃上合成出了对甲苯磺酸根离子掺杂的聚吡咯（PPy-TsO）电极,并将其作为DSSCs 的对电极. 通过改变吡咯聚合时聚合电解液的pH值,借助扫描电镜（SEM）、紫外-可见（UV-Vis）吸收光谱、X-射线光电子能谱（XPS）和循环伏安（CV）等表征技术,详细探讨了聚合溶液pH值对PPy CE形貌、结构及其对I^-/I₃^-的电催化性能的影响. 研究发现在pH 2.0下合成的聚吡咯对阴离子掺杂率最高且链共轭性最佳,具有对I^-/I₃^-氧化还原介质最强的催化能力,基于此PPy CE的电池光电转化效率也最高.pH 值太大或太小都不利于生成具有高掺杂率和高催化活性的PPy电极,组装成DSSCs后的光电转换效率也较低.     

Y2O3/TiO2 "核-壳"结构在染料敏化太阳电池中的应用

在纳米TiO₂多孔薄膜表面包覆超薄绝缘体,形成"核-壳"结构的势垒层,是目前染料敏化太阳电池（DSC）光阳极改性的研究热点之一.本文选取氧化钇（Y₂O₃）作为包覆层材料,采用浸渍法对纳米TiO₂多孔薄膜进行修饰,研究Y₂O₃包覆处理对TiO₂薄膜微观结构及能带结构的影响;将浸渍法制备得到的Y₂O₃/TiO₂"核-壳"结构光阳极应用于DSC中,研究了饣覆层对电子传输复合以及DSC光电转换性能的影响.结果表明,Y₂O₃包覆处理后,薄膜的平带电势负移,且电子复合得到有效抑制,电子寿命增大,电池的开路电压明显提高.研究表明,适量引入Y₂O₃可以达改善电池性能的目的.     

聚合溶液pH值对染料敏化太阳电池中聚吡咯对电极结构和性能的影响

电化学合成聚吡咯(PPy)时,聚合电解液的pH值对PPy薄膜的形貌和性质有较大的影响,进而影响PPy薄膜对I-/I3-的电催化活性以及基于PPy对电极(CE)的染料敏化太阳电池(DSSCs)的光电转换性能.本文采用电化学恒电位方法,在掺杂氟的SnO2(FTO)导电玻璃上合成出了对甲苯磺酸根离子掺杂的聚吡咯(PPyTsO)电极,并将其作为DSSCs的对电极.通过改变吡咯聚合时聚合电解液的pH值,借助扫描电镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、X-射线光电子能谱(XPS)和循环伏安(CV)等表征技术,详细探讨了聚合溶液pH值对PPy CE形貌、结构及其对I-/I3-的电催化性能的影响.研究发现在pH 2.0下合成的聚吡咯对阴离子掺杂率最高且链共轭性最佳,具有对I-/I3-氧化还原介质最强的催化能力,基于此PPy CE的电池光电转化效率也最高.pH值太大或太小都不利于生成具有高掺杂率和高催化活性的PPy电极,组装成DSSCs后的光电转换效率也较低.     

铅卤钙钛矿敏化型太阳能电池的研究进展

铅卤钙钛矿太阳能电池由于其低廉的成本, 简易的制备工艺和具有商业化潜力的效率等优点, 在最近两年里成为太阳能领域广受关注的新星. 铅卤钙钛矿太阳能电池的结构, 材料合成和制作工业在短时期内发生多项革命性的变化. 铅卤钙钛矿敏化型太阳能电池从最初使用液体电解液的敏化电池, 演变为固态敏化电池. 铅卤钙钛矿也从最初沉积在介孔膜的空隙的传统敏化结构, 演变为介孔空隙填充和致密覆盖层结合的混合型敏化结构. 通过这些结构的演化和材料制备的进步, 敏化型铅卤钙钛矿太阳能电池具备了较高的稳定性和高效率的两大优点. 对铅卤钙钛矿敏化型太阳能电池的研究进展进行简要综述.     

有机染料敏化剂分子设计新进展

综述了应用于染料敏化太阳能电池的多吡啶钌配合物、胺类染料、卟啉和酞菁类染料分子设计方面影响其光电转化效率的因素研究及新进展.