电沉积制备的ZnO薄膜在染料敏化太阳能电池中光电性能的研究

采用阴极电沉积法在导电玻璃基体上制备了ZnO薄膜,研究了工艺条件对ZnO薄膜在染料敏化太阳能电池(DSSC)中的光电性能的影响.通过热分析(TG-DTA),X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)对ZnO薄膜的结构和形貌进行了表征.实验结果表明,电沉积制备的ZnO薄膜为纤锌矿结构,薄膜颗粒均匀,在DSSC中表现出较好的光伏性能.     

水热釜中不同位置对ZnWO4薄膜性能的影响

采用水热法制备ZnWO4薄膜,研究了基体在反应釜不同位置对ZnWO4薄膜及其在染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的光电性能的影响.采用XRD、SEM、UV-Vis、I-V及EIS对ZnWO4薄膜的结构、形貌及光电性能进行了表征.结果表明,反应釜不同位置得到的ZnWO4薄膜,均属黑钨矿型结构.薄膜的致密程度和厚度由反应釜顶部到底部依次增加,并且组成薄膜的颗粒由椭圆球状逐渐变为纳米棒状.位于水热反应釜中部位置生长的ZnWO4薄膜组装的DSSCs光电转换效率最高.     

ZnWO4-ZnO复合光催化剂的制备及光催化性能

以ZnO及WO3为前驱反应物,制备了一系列不同ZnWO4含量的ZnWO4-ZnO复合光催化剂.利用X射线衍射、扫描电子显微镜及X射线能谱仪等手段对催化剂进行表征,并以紫外光为光源,罗丹明B为模拟污染物,评价催化剂的活性.结果表明,热处理温度及ZnWO4与ZnO摩尔比对催化剂光催化降解罗丹明B的活性影响显著.当复合4mol;ZnWO4,并于850 ℃煅烧所制得的ZnWO4-ZnO催化剂活性最高,比纯ZnO高出25;.这是因为ZnWO4的复合可抑制ZnO晶粒长大,提高光生电子与空穴的分离效率,进而改善其光催化活性.     

热处理和掺铝量对溶胶-凝胶法制备AZO薄膜光电性能的影响

以(CH3COO)2Zn·2H2O和AlCl3·6H2O为前驱物,以普通玻璃为基底利用溶胶-凝胶旋转涂膜法制备AZO薄膜.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、紫外-可见分光光度计、四探针电阻测试仪等对AZO薄膜的物相组分、表面形貌、透射率和方块电阻进行测量与表征,并研究了热处理温度和掺铝量对AZO薄膜的结构和光电性能的影响.结果表明:AZO薄膜的结构和光电性能与不同的热处理温度和掺铝量有关,实验得到了最佳的工艺条件为热处理温度为500℃,热处理时间为60 min,掺Al溶度为1mol;,镀膜层数为8层.     

熔盐热法制备ZnWO4纳米晶及其光催化性能

以Na2WO4·2H2O,Zn(NO3)2·6H2O为原料,LiNO3,NaNO3为熔盐介质,采用熔盐热法合成了ZnWO4纳米晶材料,对其相结构和纳米晶生长动力学进行了表征,对比传统水热法,研究了熔盐热剂与水溶剂两种介质类型对纳米晶形貌和光催化活性的影响.结果表明,晶体生长介质对ZnWO4纳米晶形貌会产生重要影响.采用熔盐热法在反应温度为180℃,保温时间为8 h条件下合成了形貌规则,分布均匀的四方板块层状等轴ZnWO4纳米粉体,晶粒尺寸在20～40 nm之间;在相同反应条件下,水热合成的纳米晶为棒状结构,其直径约25 nm,长度在100～200 nm之间;ZnWO4纳米晶的晶体完整度和晶体形貌对其光催化活性会产生重要影响,晶体发育完整的ZnWO4纳米晶具有更高的活性;在晶体发育完整的前提下,粉体的比表面积越大,相应的光催化活性也越高.     

NiCoSe4薄膜制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

作为染料敏化太阳能电池的关键构成部分,对电极一直是研究的重点,尤其是硒化物对电极.本文采用恒电位沉积-溶剂热-硒化过程制备出钴镍基硒化物薄膜,并直接作为染料敏化太阳能电池的对电极.物相、形貌以及表面元素价态等分析表明,在氟掺杂氧化锡(FTO)玻璃上可直接获得NiCoSe4薄膜,该薄膜是一种由纳米颗粒构成的片状多孔结构....     

ZnWO4纳米晶光催化剂的制备及表征

以Na2WO4·2H2O和Zn(NO3)2·6H2O为原料,采用水热法制备出ZnWO4纳米晶催化剂.以曙红B为目标降解物,研究了ZnWO4催化剂的光催化性能,探讨了水热温度、水热时间和水热溶液pH值对ZnWO4催化剂的结晶形态及光催化活性的影响规律,结果表明:在酸性条件下制备的ZnWO4为片状结构,链状分布,而在碱性条件下为棒状结构.在180 ℃,24 h的制备条件下,ZnWO4催化剂显示出最高的光催化活性.水热溶液pH=5和pH=8时制得的催化剂在2 h内对5 mg/L的曙红B溶液的脱色率分别达到86;和95;.制备过程中溶液的pH值,催化剂的晶态和比表面积是影响催化剂活性的重要因素.     

溶胶-凝胶合成BaMoO4∶Eu3+荧光粉及发光性能研究

采用溶胶-凝胶法,通过改变煅烧温度、掺杂稀土离子的浓度合成以BaMoO4为基质的红色荧光粉.利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、荧光光谱(PL)等技术对样品进行表征.结果表明,BaMoO4∶Eu3+荧光粉属四方晶系;BaMoO4∶Eu3+荧光粉在464 nn的紫外光激发下,其发射光谱由Eu3+的5D0-7FJ(J=1,2,3,4)特征发射组成,在615 nm处的电偶极跃迁(5D0-7F2)最强,表现为Eu3+的橙-红特征发射;BaMoO4∶Eu3+荧光粉的最佳掺杂浓度为3;(摩尔比);Eu的光致发光衰减曲线符合单指数行为,其寿命(τ)为0.57 ms.     

Mg,Sn共掺对ZnO薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶旋涂法在石英衬底上制备了不同Mg,Sn掺杂比例的ZnO薄膜,研究了不同Mg,Sn比例对ZnO薄膜微观结构、表面形貌和光电性能的影响及其内在机制.结果表明:Mg,Sn掺杂后薄膜仍保持六方纤锌矿结构并沿(002)方向择优生长,掺入2;的Mg后,晶粒有所长大,保持2; Mg不变,随着Sn的掺入,薄膜晶粒减小,但薄膜的致密度、表面平整度以及薄膜晶粒均匀性却有明显的改善;适量Mg,Sn掺杂,一方面,因Mg,Zn离子的金属性差异和Sn4+替位Zn2+晶格位置提供两个自由电子使薄膜载流子浓度增加产生Burstein-Moss效应,另一方面,因晶粒尺寸变小产生量子限域效应,薄膜禁带宽度增大,同时可见光透过率也有着明显提高;Mg,Sn共掺杂使薄膜结晶变好,载流子迁移率增大,同时载流子浓度上升,ZnO薄膜电阻率呈现较大幅度的下降.     

热处理对Al掺杂ZnO薄膜晶体结构及光电性能的影响

采用溶胶凝-胶法在普通玻璃衬底上制备了具有c轴择优取向的Al掺杂ZnO透明导电薄膜.实验中将热处理过程分解为预烧、空气退火和真空退火三个部分,研究了各个步骤对于ZAO薄膜晶体结构和光电性能的影响.结果表明, 500 ℃预烧550 ℃空气退火的薄膜,经过550 ℃,1×10-2 Pa真空退火后,其晶体结构和光电性能达到最佳,电阻率最低达到1.77×10-3 Ω· cm,可见光范围内的平均透过率约为85;.     

TiO2纳米花的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用水热合成技术,以盐酸、去离子水和钛酸丁酯为反应前驱物,在透明导电玻璃(FTO)衬底上合成TiO2纳米花薄膜.采用扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)和X射线衍射(XRD)对其形貌和结构进行了分析.结果表明在FTO衬底上形成的纳米花是由四方形柱状结构的纳米棒构成的,纳米棒由具有金红石晶型的直径为4~6 nm的几十条单晶纳米线束聚集在一起构成的.研究了以TiO2纳米花薄膜为光阳极制备的染料敏化太阳能电池的光电性能,电池的开路电压、短路电流密度和转换效率均随着反应前驱物中钛酸丁酯的浓度的增加而变小,这是由于纳米花的比表面积随着钛酸丁酯的浓度增加而减少造成的.     

染料敏化太阳电池工艺参数的优化

染料敏化纳晶TiO2薄膜太阳电池的性能受TiO2浆料组成、薄膜厚度、烧结工艺、染料浸渍时间、导电玻璃类型以及电极处理工艺等因素影响是很明显的.通过对上述各工艺参数的研究,探讨了它们对电池性能的影响规律,获得了最佳的工艺参数组合.     

多孔NixCoyS薄膜在染料敏化太阳能电池中的应用研究

为了进一步提高基于硫化镍钴电极的染料敏化太阳能电池光伏性能,将以自组装形成的二维聚苯乙烯光子晶体为模板,采用反向恒压电沉积技术制备一种具有多孔结构的硫化镍钴薄膜(NixCoyS-PC),并直接作为对电极应用于染料敏化太阳能电池中.对比测试结果发现,NixCoyS-PC电极展现出了比无多孔结构的硫化镍钴(NixCoyS-FTO)电极、铂电极更加优异的电催化性能,这是因为多孔结构有利于提高其电催化活性位点及氧化还原电对I-/I3-的扩散速率.因此,基于NixCoyS-PC电极的染料敏化太阳能电池展现出了较高的光电转换效率(5.80;),高于基于NixCoyS-FTO电极(5.43;)和铂电极(4.87;)的电池效率.     

染料敏化太阳能电池的电子传输和复合特性研究

采用丝网印刷方法在透明导电玻璃上制备了不同厚度的TiO2纳米颗粒多孔薄膜光阳极,并与Pt对电极和I-/I3-电解液组装成染料敏化太阳能电池.通过电池的I-V特性、强度调制光电流谱、强度调制光电压谱和电化学阻抗谱分析,获得了电池的光伏性能和反映电子传输、复合和收集的动力学参数.结果表明:随着TiO2光阳极厚度从5μm逐渐增加到14 μm,电池的光电转换效率从4.67;逐渐增加到8.21;,光生电子在光阳极中的传输时间从2.74 ms逐渐增加到7.84 ms,电子扩散系数从3.88×10-5 cm2·s-1增加到1.10×10-4cm2 ·s-1,电荷收集效率逐渐减小,结合这些参数,分析了染料敏化电池中电子传输、复合和收集的动力学过程.     

成膜剂对染料敏化太阳电池性能的影响

通过刮涂法将P25粉的乙醇体系配制的TiO_2浆料制备成光阳极中的TiO_2薄膜,在TiO_2浆料中分别加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙基纤维素(M70),作对比实验,研究发现加入PVP制备的TiO_2薄膜的宏观和微观结构都得到了明显的改善,其影响了TiO_2薄膜的孔隙率、比表面积和染料的吸附量,显著改善了染料敏化太阳电池性能,短路电流由5.59 mA/cm~2增到11.31 mA/cm~2,电池效率由2.70;增到5.31;(AM1.5).     

敏化条件对染料敏化太阳能电池性能的影响

通过实验方案,对影响染料敏化太阳能电池(DSSC)的敏化条件进行了优化设计,在光阳极初始默认的制作条件下,从海带中提取叶绿素,分别对影响DSSC光电性能的敏化染料溶液浓度、pH值、温度、受光时间、敏化时间、对电极背景色等影响因素逐一进行研究,最终确定了光阳极敏化的最优条件:醇水溶液的最佳稀释比为1:2,最佳敏化pH=8,最佳敏化温度为30℃,最佳敏化时间24 h,黑暗环境下敏化效果最好,且对电极采用镜面背景最佳,最终获得光电转换效率0.76;.     

钨酸锌微纳米材料的水热合成及发光性能研究

以Zn(NO3)2·6H2O和Na2WO4·2H2O为原料,草酸为沉淀剂,采用水热法在180℃反应4h制备了ZnWO4粉体,并考察了前驱体溶液pH值对ZnWO4发光性能的影响.通过X射线衍射(XRD),场发射扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱(PL)等测试手段对样品的物相、微观形貌和发光性能进行表征.结果表明:pH值为7～9时适宜合成ZnWO4粉体,pH =7、8时,得到的是星状结构ZnWO4粉体;pH =9时分别得到的是由长度为500 nm,直径为100 nm的纳米棒交叉组装而成的镂空结构ZnWO4粉体.相比之下,由纳米棒交叉组装而成的镂空片的发光性能最佳.     

钙钛矿太阳能电池的制备工艺与光伏性能研究

设计和制备结构为FTO玻璃/TiO2致密层/TiO2介孔层/CH3NH3PbI3吸收层/C电极的钙钛矿太阳能电池.采用两步法制备CH3NH3PbI3吸收层:首先通过旋涂技术制备PbI2薄膜,然后将PbI2薄膜在浓度为0.044 mol/L的甲基碘化胺/异丙醇(MAI/IPA)溶液中分别浸泡反应0.5 h、2.5 h、3.5 h和4.0 h后获得CH3NH3PbI3吸收层.研究了浸泡反应时间对CH3NH3PbI3吸收层的结构和形貌以及对电池光伏性能的影响.结果表明:PbI2薄膜在MAI/IPA溶液中反应后形成四方结构的CH3NH3PbI3晶粒,当浸泡反应3.5 h时,CH3NH3PbI3晶粒的平均尺寸最大,均匀性较好;XRD图谱中只有CH3NH3PbI3的特征峰,而PbI2的特征峰完全消失.同时,该条件下制备的钙钛矿太阳能电池的光伏性能最佳,其开路电压0.881 V、短路电流密度达到22.17 mA/cm2,光电转化效率6.79;,且在整个可见光区的光子-电子的转换效率接近50;.     

天然染料敏化太阳能电池的性能研究

用水溶液榨取和无水乙醇萃取的方法分别从火龙果皮、心里美、紫甘蓝、冬青叶、麦冬果实、山竹皮、樟树叶和樟树果实8种天然植物中提取染料,测试了它们的紫外-可见光(UV-vis)吸收光谱.采用水热法制备了TiO2薄膜电极,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其物相和表面形貌进行了表征.制备了8种天然染料敏化的太阳能电池(DSSCs),测试了电池的光电性能和电化学阻抗谱(EIS).     

TiCl4处理对TiO2薄膜显微结构以及染料敏化太阳电池性能的影响

本文通过粉末涂敷法制备了纳米TiO2多孔膜,并用40 mM的TiCL4水溶液对多孔膜进行了表面处理,发现TiCl4处理对多孔薄膜的显微结构有重要影响.通过纳米TiO2多孔膜的表面形貌分析,发现TiCl4处理降低了薄膜因高温烧结而出现的"龟裂"现象,同时薄膜中微空洞数量增加,分布更均匀,进而显著提高了染料敏化太阳电池的光电转化效率.