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).     

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.     

垂直导电衬底的ZnO纳米片的制备及其染料敏化太阳电池的性能

介绍了二水乙酸锌/甲醇体系和硝酸锌/尿素体系制备垂直导电衬底的多孔ZnO纳米片、相应染料敏化太阳电池的性能以及制备垂直导电衬底ZnO纳米片体系的发展和现状.硝酸锌/尿素体系更易得到垂直导电衬底的多孔ZnO纳米片,而采用二水乙酸锌/甲醇体系,既可得到垂直导电衬底的多孔ZnO纳米片,也可得到由纳米片组成的多级结构微球.当前,硝酸锌/尿素体系制备的垂直导电衬底的ZnO纳米片的电池最高光电转换效率已达6.06;.     

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;.     

染料敏化太阳能电池中花青素与β-胡萝卜素天然染料共敏化的研究

从高原格桑花和胡萝卜中提取天然染料花青素和β-胡萝卜素作为敏化剂,并组装染料敏化太阳能电池(DSC).研究了提取的天然染料的光吸收性能、主要成分和共敏化方式,讨论了花青素和β-胡萝卜素的共敏化形式、比例、浓度和时间对DSC光电性能的影响.研究发现,花青素和β-胡萝卜素混合敏化时表现出明显的共敏化作用,而分层敏化时则共敏效果不明显.当花青素含量逐渐降低时,共敏化电池的短路电流和光电转换效率表现出先增大后减小的趋势,且共敏化的最佳体积比为1∶1,同时发现共敏化时间比通常少很多,最佳敏化时间为15min.最佳共敏化条件下组装的DSC的短路电流密度为0.725 mA/cm2,光电转换效率为0.267;,相比于花青素和β-胡萝卜素单独敏化时组装的DSC,短路电流分别提高了60;和505;,光电转换效率分别提高了51;和480;,这主要得益于共敏化后拓宽的光谱吸收范围.     

染料敏化太阳能电池的研究进展

染料敏化太阳能电池由于具有特殊的结构,低廉的制作成本,较高的光电转换效率,成为新型廉价高效太阳能电池的研究热点。近年来,染料敏化太阳能电池的光电转换效率已经突破12%,为其产业化打下良好的基础。本文主要介绍了其关键组成部分如光阳极、对电极和电解质等的组成、结构与性能关系,对国内外该领域的研究进展进行了评述,并介绍本课题组在该领域的研究进展。     

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.     

液相沉积低温制备染料敏化太阳能电池光阳极及表征

本研究采用液相沉积法在恒温与变温两种条件下进行沉积,选用FTO导电玻璃与柔性PET-ITO作为基底.由XRD结果可知产物均为锐钛矿相二氧化钛,80℃条件下结晶性更好;SEM测试结果表明TiO2薄膜层为多孔结构.变温条件制备的电池效率最高,而60℃恒温条件制备的电池效率略高于80℃.FTO作为基底在梯度温度下制备组装的电池效率达到5.71;,相同条件下制备的柔性基底组装的电池效率为4.07;.     

多壁碳纳米管对电极染料敏化太阳能电池的性能研究

以SnO2/TiO2薄膜为光阳极,与以经酸化处理和与石墨复合的沉积在FTO导电基底的多壁碳纳米管(MWCNTs)薄膜为对电极,I-/I3-为电解液,组装成染料敏化太阳能电池.对电极通过循环伏安法(CV曲线)、电化学阻抗谱(EIS)及极化曲线法(Tafel曲线)进行电化学催化性能的表征,组装后的电池通过伏安特性曲线(J～V)进行光电性能分析,结果表明:酸化处理及与石墨复合有利于提高对电极的催化性能及电池光电性能.开路电压及短路电流密度分别可达0.53 V、4.67 mA/cm2,其中短路电流较未经过处理的MWCNTs对电极提高27.4;,同时讨论了对电极电化学性及电池光电性能增强的机制.     

工艺参数偏差对纳米压印a-Si太阳电池光学性质的影响

先基于实际工艺条件和频域有限差分法,优化了纳米压印三角带型a-Si太阳电池织构结构,然后重点探讨了有源层和铝背反镜厚度偏差、SiNx增透膜折射率和厚度偏差及织构结构几何尺寸偏差对a-Si太阳电池光电流密度的影响.研究表明:TM模受有源层和铝背反镜厚度偏差、SiNx增透膜折射率和厚度偏差及织构结构几何尺寸偏差的影响较小,平均光电流密度的变化主要受TE模光电流随工艺偏差的影响;增透膜和压印模板制备过程中,有效控制工艺参数的偏离是获得最优a-Si太阳电池设计性能的关键.     

高比表面纳米二氧化钛胶体、多孔电极及DSC电池的制备

以钛酸四丁酯为前驱物,冰醋酸为水解抑制剂,浓硝酸为胶溶剂,结合溶胶-凝胶与水热处理法成功制备了具有高比表面积的纳米二氧化钛胶体.除水、酸后,浓缩并添加有机粘结剂制成了纳米TiO2浆料.刷制多孔电极并组成电池后测试了其光电特性.调整胶溶剂-浓硝酸的添加量,制备了具有不同颗粒大小、晶型、比表面积的TiO2纳米颗粒.为了提高多孔薄膜的光散射效应,在浆料中添加了400 nm TiO2粉体,研究了其掺入量对电池特性的影响.结果表明,当硝酸加入量为 1 mL、掺入20;大颗粒TiO2时,制备的电池效率达到4.19;(Jsc=8.32 mA/cm2, Voc=0.76 V, FF=66.31;).     

Yb3+-Ho3+-F-共掺杂TiO2纳米晶的上转换发光性能及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用溶胶-水热法制备了Yb3-Ho3+-F-共掺杂的TiO2(简写为UC-F-TiO2)纳米粉末.通过XRD,TEM,拉曼光谱,XPS和发光光谱,研究了yb3掺杂浓度对UC-F-TiO2纳米粉末的结构、形貌和上转换发光性能的影响规律.结果表明:UC-F-TiO2纳米粉末颗粒的大小约20 nm,由金红石和锐钛矿两种结构混合组成,且随着yb3+掺杂浓度的增加,金红石结构的TiO2所占比例增加;在980 nm激光激发下,UC-F-TiO2发射出中心在543 nm、647 nm和751 nm处的三个发光带.研究了基于UC-F-TiO2和纯TiO2纳米多孔薄膜光阳极的染料敏化电池的光伏性能.结果表明:与纯TiO2制备的电池相比,将UC-F-TiO2应用于染料敏化电池,电池的光电转换效率提高了29.7;.     

过渡金属硒化物作为染料敏化太阳能电池对电极催化性能的影响

探索和开发廉价替代铂对电极催化材料已经成为染料敏化太阳能电池(DSCs)研究的热点.人们已经证明过渡金属硒化物(TMSes)是一种很有发展潜力的非铂对电极催化材料而在DSCs体系中得以应用.然而目前对过渡金属硒化物作为对电极催化材料在DSCs中的研究尚不够深入,同时对硒化物材料还缺乏系统的研究.利用热溶剂法合成了两种过渡金属硒化物Cr5.6Se8和HfSe3并用作高效DSCs对电极催化材料.电化学测试结果表明这两种硒化物对I-3/I-电对的还原反应具有良好的催化活性,组装的器件能量转换效率分别为7.27;和7.52;,与Pt相应器件的性能相当.这一结果进一步证实了硒化物作为对电极材料的可行性,为新型硒化物对电极的研究提供基础.     

片状ZnO薄膜的制备及其在DSSC中的光电性能研究

采用均匀沉淀法在导电玻璃基体上制备ZnO前驱体薄膜,然后热分解前驱体制备出ZnO薄膜用作染料敏化太阳能电池(DSSC)的光阳极.使用XRD和SEM对ZnO薄膜的结构和形貌进行表征.讨论了n(尿素)/n(Zn2+)、Zn2+浓度、均匀沉淀反应温度、薄膜焙烧温度等工艺因素对ZnO在DSSC中的光电性能影响.结果表明,均匀沉淀法制备ZnO薄膜为六方纤锌矿结构,ZnO薄膜以片状在基体上生长.优化的ZnO薄膜组装的DSSC在100mW/cm2下的短路电流为5.39 mA/cm2,开路电压为O.516 V.     

Graphene/Polyaniline Nanocomposite Multilayer Counter Electrode by Inserted Polyaniline of Dye-Sensitized Solar Cells

Polyaniline (PANI) conducting polymer and graphene are preferred counter electrode (CE) materials for dye-sensitized solar cells (DSSC). Graphene/PANI nanocomposite multilayer CE is created through the insertion of a PANI layer. It has been demonstrated as a platinum-free counter electrode for cost-efficient DSSCs. Here, graphene/PANI nanocomposite and PANI were synthesized by electro-polymerization from a solution containing aniline monomers and graphene. Graphene/PANI nanocomposite multilayer CE showed improved electrical conductivity, interface charge transfer rate, and catalytic activity on I₃^? reduction compared with the Pt CE. The high electro-catalytic ability of graphene/PANI nanocomposite multilayer CE was demonstrated by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy.     

本征微晶硅薄膜和微晶硅电池的制备及其特性研究

本文对VHF-PECVD制备的本征微晶硅薄膜和电池进行了电学特性和结构特性方面的测试分析研究.电学测试结果给出制备薄膜的激活能为0.51eV,符合电池对材料的电学参数要求;拉曼散射谱测试结果计算得到样品的晶化率为63;;X射线衍射结果也证明材料晶化,同时(220)方向择优;首次在国内用VHF-PECVD方法制备出效率为5;的微晶硅电池(Jsc=21mA/cm2,Voc=0.46V,FF=51;,Area=0.253cm2).     

CuSCN空穴传输层工艺对钙钛矿电池性能的影响

采用溶液法制备了硫氰酸亚铜(CuSCN)薄膜,并将其作为空穴传输层制备了平面n-i-p型钙钛矿太阳电池.系统考察了CuSCN薄膜退火温度、旋涂转速对钙钛矿太阳电池性能的影响.研究结果表明,CuSCN薄膜在70 ℃下退火10 min可以获得较好的电池性能;在此基础上通过调整旋涂转速至2000 r/min,控制CuSCN薄膜厚度约为240 nm,电池性能获得了进一步的提升,电池效率可达11.77;.该研究结果表明,CuSCN材料是一种有潜力的、低成本高性能无机空穴传输材料.     

优化沉积参数对微晶硅薄膜太阳电池性能的影响

本文主要采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了不同硅烷浓度、辉光功率和反应气体流量的单结微晶硅薄膜太阳电池。电池的I-V测试结果表明:电池的开路电压随功率的降低、硅烷浓度和气体流量的增加而增加,而对应的短路电流密度在一定的硅烷浓度条件下达到最大,填充因子也在逐渐的增加。文中对具体内容进行了详细的分析。