染料在纳米TiO2薄膜表面吸附性能的研究

采用溶胶－凝胶法制备纳米TiO2薄膜，并通过吸附染料形成染料／TiO2复合薄膜。分析了染料与TiO2薄膜的相互关系，利用紫外可见、比表面等技术研究染料在纳米TiO2薄膜表面的吸附性能，并计算出TiO2薄膜对染料的最大吸附率。研究表明，染料溶液浓度、温度以及TiO2薄膜浸泡时间对染料吸附量有着显著的影响，染料的吸附性能直接影响着太阳能电池的光电转换效率。     

固态TiO2纳米太阳电池研究进展

本文介绍了固态TiO2纳米太阳电池的结构和工作有理，对近年来全固态纳米太阳电池，纳米TiO2膜、染料敏化剂的研究进展进行了综述。     

高相转变温度的离子凝胶电解质基准固态染料敏化太阳电池

染料敏化太阳电池(DSC)以其低价、高效等优势, 成为学术界和工业界的研究热点. 传统液态电解质由于易挥发、易泄漏等问题, 导致基于液态电解质的电池难以保持长期稳定, 影响光伏技术的应用. 本文合成了N,N'-1,5-戊二基双月桂酰胺, 将其作为有机小分子胶凝剂(LMOG)胶凝离子液体电解质(ILE)制备了离子凝胶电解质(IGE)并组装成准固态电池(QS-DSCs). 差示扫描量热测试显示该凝胶电解质的相转变温度(T_gel)为104.7℃, 具有良好的本征热稳定性.利用循环伏安法、电化学阻抗谱、调制光电压/光电流谱分别研究了液态电池和准固态电池内部电子传输和复合动力学过程. 结果表明, 凝胶电解质的三维网络结构加速了TiO₂光阳极/电解质界面电子与电解质中I₃^-的复合过程, 使电子寿命降低, 导致准固态电池的光电转换效率略低于液态电池. 在AM1.5 (100 mW·cm^-2)及50℃条件下的加速老化测试结果显示, 持续老化1000 h后其光电转换效率(η)无衰减,而液态电池的光电转换效率衰减为初始值的86%, 表明准固态电池具有良好的光热稳定性.     

染料敏化太阳电池阻抗特性研究

电化学阻抗谱(EIS)是染料敏化太阳电池(DSC)领域中最重要的研究手段之一。本文详细介绍了EIS在DSC研究中的理论模型、实验方法、内部电荷传输和转移过程、阻抗信息提取和动力学过程解析的最新研究进展;综述了其在光阳极、电解液体系、对电极、稳定性、新结构设计等DSC各个研究领域中的应用,特别总结了DSC内部各个组成部分的阻抗特性。最后,对这些方面存在的问题进行了评论,并对未来新材料和电池机理的深入研究进行了展望。     

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。     

分子间作用力对咪唑盐介晶相性质的影响

通过对咪唑环1位(N1)取代烷基、3位(N3)取代基及阴离子的修饰合成了一系列具有近晶A (SmA)相的咪唑类离子液晶. 利用差示扫描量热法、单晶衍射、小角度X射线衍射等手段研究了咪唑盐的介晶相温度范围、介晶态的结构, 并测量了部分咪唑盐的各向异性导电率. 结果表明, 咪唑环N1取代烷基、N3取代基及咪唑盐的阴离子会改变分子间范德华力和氢键, 从而对咪唑盐的介晶相性质产生影响. 此外, 当乙烯基引入到咪唑环N3位置时, 咪唑盐相邻的层结构之间形成π-π堆积作用, 不仅有利于介晶态的形成, 同时使氟硼酸类离子液晶具有最大的层间距和最小的各向异性导电率. 这一结果表明, 调控离子液晶的性质时必须综合考虑各种分子间作用力的影响.     

P(VDF-HFP)基凝胶电解质染料敏化纳米TiO2薄膜太阳电池

采用循环伏安法(CV)研究了凝胶电解质中I₃-/I-氧化还原行为,凝胶电解质中I₃-/I-的表观扩散系数和相应的稳态扩散电流明显低于液体电解质.通过对阴/阳离子的结合能和孔穴阻塞作用的研究解释了凝胶电解质电导率较液体电解质发生变化的原因.制备的凝胶电解质电池具有较高的光电转换效率(6.6%),其短路电流密度(Jsc)仅比液体电解质电池低0.3-0.4 mA/cm²,电池效率也仅低约0.6%.     

Au掺杂对TiO_2薄膜表面态及电荷传输性能的影响

采用两步法合成了不同Au掺杂量的TiO_2薄膜材料,并通过循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)探究了不同Au掺杂量TiO_2薄膜的表面态数量及其在禁带中的分布情况.借助强度调制光电流/电压谱(IMPS/IMVS)研究了薄膜内电子传输时间和寿命及界面电荷转移性能等.结果表明,适量Au(摩尔分数0.2%)的掺入可有效降低薄膜的表面态数量,优化表面态分布情况,提高电子在TiO_2/染料/电解质界面的电阻,从而改善电子的传输性能,提升太阳电池的光电转换效率.     

锐钛矿相纳米TiO2晶体生长动力学及生长过程控制

研究了采用溶胶-凝胶法经由前驱物钛酸四异丙酯水解制备纳米TiO2结构相变及锐钛矿晶体生长动力学过程. 研究结果表明,在酸性条件下水解,由于高压热处理温度的变化导致锐钛矿向金红石相的结构相变,锐钛矿相纳米TiO2生长活化能在250℃以下和以上分别为(15.8±4.5) kJ/mol和(80.2±1.0) kJ/mol;而在碱性条件下水解的活化能值为(3.5±0.4 kJ/mol. 在不发生结构相变的条件下,酸性水解条件下锐钛矿相纳米TiO2生长速率相比没有碱性条件下快,即表明在酸性条件下提高锐钛矿生长速率主要依靠提高温度来实现,而在碱性条件下,可以通过延长高压热处理时间使得晶体生长速率加快,该研究成果对实现锐钛矿相纳米TiO2晶体尺寸控制和将来批量化制备提供了理论和实验指导.     

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