文档介绍：华南理工大学
硕士学位论文
染料敏化纳米晶太阳能电池的研究
姓名:郑顺涛
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:奚红霞
20050601
摘要池,并用湎哐苌、扫描电子显微镜⒎睬摺⒆贤庖豢杉,最大输出功率为太阳能作为一种取之不尽,用之不竭的绿色能源是解决能源危机的最佳方法之一,太阳能电池也随之应运而生。传统的固态光伏电池都涉及到了精细和昂贵的工艺,所以限制了太阳能电池的大规模使用,近年来,染料敏化纳米晶太阳能电池由于其可大面积制各和生产的低成本,以及优良的性能而受到全世界研究者的关注。但是,如何进一步的提高半导体电极、敏化染料、电解质和对电极的性能,从而提高光电转换效率,达到实用化目标,还需要解决一系列的问题。本论文在详细综述染料敏化太阳能电池在合成方法、改性和实际应用方面的国内外进展情况的基础上,全面分析了染料敏化太阳能电池制备和应用过程中尚存的主要问题,提出对溶胶一凝胶法和旋涂法制备染料敏化纳米太阳能电池电极的全过程进行系统研究,同时通过对天然色素的提取及其敏化效果的研究,力求开发新的敏化剂。本文选择钛酸丁酯为钛源,无水乙醇为溶剂,乙酰丙酮为抑制剂,盐酸控制反应过程的值,用溶胶一凝胶法进行二氧化钛溶胶的合成,系统的考察了制备过程参数对胶凝化时间的影响,以获得制备最稳定、胶凝化时间最长的二氧化钛溶胶操作参数,筛选出较佳的二氧化钛溶胶制备过程参数为:水与钛醇盐摩尔最佳配比为掖加腩汛佳文Χ任馕露妫鈖滴。本文利用旋涂法进行二氧化钛纳米晶薄膜的制备,并用;对薄膜表面进行改性。系统考察了制备过程参数对趸涯擅拙П∧ば灾实挠跋欤⒂脁射线衍射⑸璧缱酉晕⒕、紫外一可见光吸收光谱猇二氧化钛纳米晶薄膜的性质进行了表征。实验表明:薄膜厚度与镀膜次数有很好的线性关系,可以控制涂层厚度。旋涂时的最佳转速为转/分,焙烧温度℃,所合成的纳米晶二氧化钛薄膜的为单一锐钛矿晶相,旋涂一、■、三、四层的二氧化钛薄膜中旱木Я4笮》直鹞、、,其透光率曲线在波长小于浇蟹浅C飨缘那课铡本文以价廉易得的曙红染料和从细叶红花中提取的天然色素作为敏化剂,对二氧化钛纳米晶薄膜分别进行敏化,制备成染料敏化纳米晶二氧化钛太阳能电光光吸收光谱图、鞴馄椎仁侄味匀玖厦艋擅拙Ф趸烟裟艿绯匦灾式行表征,实验结果表明:痩曙红染料和细叶红花中提取的天然色素敏化的太阳能电池在可见光区域有很宽的吸收范围,其中曙红敏化的电池开路电压为搪返缌魑./::天然色素敏化的电池开路电压为搪返缌魑.,最大输出功率为痗。
本文涉及染料敏化纳米晶太阳能电池机理的研究、制备条件的控制和优化以及新型敏化剂的研制等一系列基础问题。这些基础问题的研究不仅具有重要的理论研究意义,而且对于推动染料敏化纳米晶太阳能电池的实用化有非常重要的实用价值。关键词:染料敏化纳米晶太阳能电池;#皇锖欤惶烊簧华南理工人学硕士学位论文
疶篐,/,,,.畐,瑃猻琤————..￡畉玤,產%,.
华南理工大学硕十学位论文痬妫甌/:,痗海¨::。..—..甌、、,瑃琧猻甌、猇劲颍甌瑂.,】猻,,:猻,
务作者签名:孙叫烫妫日期:砸薹裨耭易日爱该,叮华南理工大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书不保密日期:加厂年√月,乒日加。么日期:瑀年耭妒日髟锄≮太保密口,在——年解密后适用本授权书。本人郑重声明:所呈交的论文足本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文‘乇鸺右员曜⒁玫哪谌萃猓韭畚牟话何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,町以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭作者签名:导师签名:/‘,,。
第一章绪论帚一早珀下匕前言新能源来弥补这一供应的巨大空缺,否则将引起严重的能源危机,人类社会的发展将受到极大的阻碍⋯。目前由石油排放物引起的危害、环境污染及由化石燃能源是全球经济发展的基础,也是人类赖以生存的基本条件,经济的高速发展和人民生活水平的提高都有赖于能源的开发。由于在未来的五十年中,地球的能量需求比过去至少增加一倍,所以除非有料燃烧而引起的全球气候变暖都也得公众对新能源的开放和利用的关注程度日益加强。世界对洁净持续可再生能源的探索促进了光伏太阳能电池领域的发展。太阳能是一种清洁的自然再生能源,取之不尽,用之不竭,开发和利用太阳能既不会出现大气污染,又不会影响自然界的生态平衡,而且阳光所及的地方,都有太