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二氧化钛基纳米材料及其在清洁能源技术中的研究进展

张青红

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00001

二氧化钛纳米材料是当前纳米科技的研究热点, 其在太阳能光催化分解水制氢、二氧化碳的光催化还原、染料敏化太阳能电池等清洁能源技术方面均显示了重大的应用前景. 本文主要综述了近年来二氧化钛基纳米材料的研究趋势、存在的主要问题, 以及这些材料在上述清洁能源利用中的最新进展. 对备受关注的非金属掺杂、高能面暴露的二氧化钛、染料敏化太阳能电池阳极致密层等热点问题进行了评述和展望.

关键词: 光解水 , reduction of carbon dioxide , titanium dioxide , dye-sensitized solar cells , photocatalytic , review

高长径比TiO₂纳米管阵列的调控制备及其光阳极性能

吴聪聪 , 卓燕君 , 朱沛宁 , 池波 , 蒲健 , 李箭

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.00897

采用较高粘度的有机溶液作为阳极氧化电解质溶剂制备了TiO₂纳米管阵列. 通过探讨阳极氧化工艺参数对纳米管形貌的影响, 研究出高长径比TiO₂纳米管阵列的制备工艺, 同时对TiO₂纳米管作为染料敏化太阳能电池光阳极的光电性能进行了测试, 并讨论了TiO₂纳米管的形貌对电池性能的影响. 结果表明：提高氧化电压和延长时间有利于获得高长径比纳米管, 在含0.5wt%NH₄F乙二醇电解质中50V氧化17h可制备出长径比为313.6的TiO₂纳米管阵列. TiO₂纳米管(在含0.5wt%NH4F乙二醇电解质中40V氧化13h)作为染料敏化太阳能电池光阳极可得到开路电压为0.723V、短路电流为2.15mA/cm²的光电性能.

关键词: TiO₂纳米管阵列 , high aspect ratio , dye sensitized solar cell

单晶TiO₂纳米线束阵列的合成及光电转换性能研究

葛增娴 , 魏爱香 , 刘俊 , 赵旺 , 刘传标

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2010.01105

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纳米线束阵列. 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电镜(TEM)对其结构和形貌进行了分析. 结果表明: 在FTO衬底上形成了垂直排列的具有金红石结构的单晶TiO₂纳米线束阵列, TiO₂纳米线束由直径4~6nm的几十条纳米线聚集在一起, 形成宽度约110~210nm、长度约3?m的四方柱状结构. 研究了以TiO₂纳米线束阵列为光阳极制备的染料敏化太阳能电池的光电性能, 其开路电压为0.72V, 短路电流密度为2.9mA/cm², 填充因子为0.42, 转换效率为0.88%.

关键词: 水热合成技术 , TiO₂ nanowire bundle arrays , dye-sensitized solar cells

基于金属网的叠层染料敏化太阳能电池

黄毅敏 , 刘志勇 , 王晓祺 , 鲁玉明 , 蔡传兵

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.11015

本文提出了一种新型染料敏化太阳能电池的叠层结构设计, 其中光阳极由导电玻璃上的第一层TiO₂纳米薄膜和不锈钢网上的第二层TiO₂纳米薄膜组成, 不同染料间的负反应相比混染共敏方式少. 此结构中引入的金属网, 减少了导电玻璃的使用片数, 从而减少入射光的损失; 同时也解决了两层不同TiO₂薄膜间的电连接性问题, 并提高电子传输和收集效率. 此叠层电池的光电转换效率达1.96%, 短路电流为8.4mA/cm², 相比相同电池厚度的单层电池, 效率提高约62%. 通过阻抗谱分析了叠层电池内部的电子传输, 给出叠层电池的等效电路图. 此外, 还发现电池厚度的增加及电子在不锈钢网表面的复合对光电性能有显著影响.

关键词: 叠层 , dye-sensitized solar cell , metal mesh

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