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锌基染料敏化太阳能电池与大面积化研制题目

收藏本文 2024-02-10 点赞:7281 浏览:23925 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文报导了一种利用多分散ZnO纳晶聚集体作阳极膜的染料敏化太阳能电池(DSCs)的制备策略,通过优化制备条件后比较了非金属有机染料D149和钌配合物染料N719的敏化性能,最后报导了大面积DSCs器件的制作工艺。本探讨表明:D149在运用于低成本的ZnO-DSCs上是一种比N719更优的敏化剂。采取溶剂热法利用二水合醋酸锌与二甘醇制备多分散ZnO纳晶聚集体,粒径尺寸分布为100nm~800nm。通过刀片涂覆法将ZnO浆料沉积在FTO玻璃基底上,通过调控薄膜厚度、煅烧程序对光阳极进行优化,在电极膜厚度为16μm,采取程序升温(350℃保温一小时后以10℃/min速率升温至450℃)时,制备的ZnO-DSCs光电性能最优,D149和N719敏化的ZnO-DSCs光电转换效率分别达到5.2%和4.5%。在优化的基础上,系统比较了两种光敏剂对ZnO-DSCs的性能的影响。通过紫外可见吸收光谱(UV-Abs)、交流阻抗图谱(EIS)以及单色光转化效率(IPCE)等检测手段深入比较了两种染料的光学性质、电池的单色光响应能力及电子传输的界面电阻。本论文得出D149敏化的ZnO-DSCs拥有比N719敏化的ZnO-DSCs更高的效率,理由有三方面:1) D149染料的摩尔吸光系数几乎是N719的五倍;2)D149-DSCs的IPCE值为66%,远高于N719-DSCs的49%;3)ZnO/D149/电解质的表面电阻为15.5Ω,低于ZnO/N719/电解质的表面电阻21.3Ω。本论文探讨了内部并联DSCs组件的制备工艺,制备了内部并联的活性面积为19.2cm2的TiO2-DSCs,效率达到3.0%。报导了大面积ZnO-DSCs电池模块的制备,并利用两种染料对模块进行敏化,制备出活性面积为2.4cm2的D149-和N719-ZnO DSCs模块效率分别达到2.6%和2.4%。本论文的探讨内容对染料的分子工程及电池的大面积运用具有重要的指导作用。关键词:染料敏化太阳能电池论文ZnO聚集体论文组件论文敏化剂论文

    摘要4-6

    ABSTRACT6-10

    第一章 文献综述10-24

    1.1 引言10-11

    1.2 DSCs结构、原理及探讨进展介绍11-14

    1.3 DSCs光阳极探讨进展14-16

    1.3.1 ZnO和TiO2光电极的比较14-15

    1.3.2 多分散ZnO纳晶聚集体介绍15-16

    1.4 DSCs敏化剂16-18

    1.4.1 金属配合物染料17

    1.4.2 无机非金属染料17-18

    1.5 DSCs电解质18-19

    1.6 对电极探讨进展19-20

    1.7 大面积DSCs产业化探讨进展20-21

    1.8 本课题的提出背景及作用21-23

    1.9 本课题的探讨内容及革新点23-24

    第二章 电池制备历程24-32

    2.1 实验试剂与仪器设备24-25

    2.2 电池的制作步骤25-29

    2.2.1 ZnO纳晶聚集体的制备26-27

    2.2.2 光阳极准备27-28

    2.2.3 染料吸附28-29

    2.2.4 光阴极的准备29

    2.2.5 电池的组装29

    2.3 电池的性能测试29-31

    2.3.1 ZnO聚集体薄膜材料的形貌表征29-30

    2.3.2 ZnO-DSCs光电性能表征30-31

    2.4 本章小结31-32

    第三章 ZnO-DSCs制备条件的选择及优化32-40

    3.1 氧化锌聚集体制备条件的选择32

    3.2 ZnO光电极制备策略及厚度的优化32-34

    3.3 ZnO-DSCs光阳极煅烧条件的优化34-37

    3.4 本章小结37-40

    第四章 两种染料对ZnO-DSCs性能的影响探讨40-50

    4.1 染料性能对电池的影响40-44

    4.1.1 染料吸光度的比较40-41

    4.1.2 染料的标准曲线及染料吸附量测试41-43

    4.1.3 染料与ZnO薄膜的相互作用43-44

    4.2 IPCE测试44-45

    4.3 电池的EIS测试45-47

    4.4 本章小结47-50

    第五章 大面积ZnO-DSCs的制备工艺50-60

    5.1 大面积电池技术难题50-51

    5.1.1 大面积电池的阳极膜的制备策略50

    5.1.2 印刷低电阻的金属电极50-51

    5.1.3 大面积电池的封装51

    5.2 大面积电池设计51-52

    5.3 大面积电池制备工艺说明52-56

    5.4 大面积ZnO-DSCs电池的制备及光电性能比较56-58

    5.5 本章小结58-60

    第六章 论文总结60-62

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