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有序多孔氧化铝模板及ZnO沉积膜的制备与表征

李蕾 , 杨建文 , 杨正晓

表面技术

采用二次阳极氧化法制备有序多孔氧化铝模板(AAO),探讨了氧化时间、磷酸溶液浸泡后处理对氧化铝表面形貌的影响.以AAO为模板沉积ZnO薄膜,通过SEM,XRD,EDS,AFM等技术对氧化铝模板及ZnO薄膜进行表征,结果表明,有序多孔层为非晶态氧化铝.研究了以AAO为模板沉积ZnO薄膜作光阳极的染料敏化太阳电池的光电转换性能,得出其转换效率为0.34％.

关键词: 多孔氧化铝 , 阳极氧化 , ZnO薄膜 , 染料敏化太阳电池

太阳能电池发展的新概念和新方向

林红 , 李鑫 , 刘忆翥 , 李建保

稀有金属材料与工程

综述了当前太阳能电池发展中的新概念和新方向.为使太阳能电池能够更加充分地吸收太阳光,表现出更高的能量转换效率,同时具备更加低廉的成本及更为广泛的应用领域,薄膜电池、柔性电池以及叠层电池已经成为太阳能电池领域的重要发展方向.还特别指出了新概念染料敏化太阳能电池作为第三代低成本陶瓷基太阳能电池,面临着重要机遇和挑战.

关键词: 太阳能电池 , 薄膜电池 , 柔性电池 , 叠层电池 , 染料敏化太阳能电池

用海娜花天然染料为敏化剂制备纳米TiO2太阳能电池

郝洪顺 , 杨阳 , 秦磊 , 王丽君 , 胡志强 , 刘贵山

人工晶体学报

以无水乙醇为溶剂,从海娜花中提取天然染料,用其作为敏化剂制备了纳米TiO2太阳能电池.采用高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)对天然染料组成进行分析,用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱对不同pH值下的海娜花染料进行测试,并对其敏化的纳米TiO2太阳电池进行光电性能分析.结果表明:海娜花天然染料主要成分为指甲花醌、木犀草素,次要成分为类胡萝卜素、叶绿素a及芹菜素等;在中性(原始pH值)条件下,在可见光区约420 nm、470 nm、670 nm处有吸收峰,在紫外光区约340 nm处有吸收峰;在碱性条件下,由于指甲花醌、木犀草素、芹菜素等酚羟基质子解离,紫外吸收峰发生红移并且吸收强度增加;在酸性条件下叶绿素a失去卟啉环中的镁成为脱镁叶绿素,主要吸收峰都在420 nm和670 nm左右;在pH =5时,海娜花天然染料作为敏化剂制备的纳米TiO2太阳能电池的光电性能比较好,开路电压为0.39 V、短路电流密度为0.66 mA·cm-2、填充因子为0.60、光电转换效率为0.15％,400nm处IPCE为1.7％.

关键词: TiO2 , 海娜花 , 染料敏化太阳能电池 , pH值 , 光电性能

ZnO调制改性染料敏化太阳能电池TiO2光阳极研究

崔旭梅 , 左承阳 , 蓝德均 , 王军 , 黄载春

功能材料

采用丝网印刷的方式制备了染料敏化太阳能电池的TiO2薄膜光阳极、TiO2-ZnO复合薄膜光阳极以及TiO2/ZnO双层薄膜光阳极,研究了ZnO对TiO2薄膜光阳极的调制改性作用。研究结果表明分别以醋酸锌和ZnO直接掺杂制备的TiO2-ZnO复合薄膜光阳极同未掺杂的TiO2薄膜光阳极相比,以醋酸锌为原料制备的复合薄膜光阳极使电池转换效率提高了1倍,而由于微米量级的ZnO的粒径大,用其作原料制得的复合薄膜光阳极反而使电池的转换效率有所降低。以醋酸锌为原料制备的TiO2/ZnO双层薄膜光阳极同TiO2薄膜光阳极相比,电池转换效率提高了13倍,通过性能优化后电池的转换效率达到4.7%。

关键词: 染料敏化太阳能电池 , TiO2光阳极 , ZnO , 转换效率

Increase in efficiency of dye-sensitized solar cells by porous TiO2 layer modification with gadolinium-containing thin layer

稀土学报(英文版) doi:10.1016/S1002-0721(10)60542-X

关键词:

有序多孔结构二氧化钛薄膜的制备和应用

赵莉南 , 王藜 , 胡晓斌 , 张荻

材料科学与工程学报

本文探讨了一种制备二氧化钛高度有序多孔结构的方法及其在染料敏化太阳电池中的应用。采用聚苯乙烯悬浮液,采取垂直沉积法得到了聚苯乙烯胶体晶体;以该模板制备了高度有序的纳米二氧化钛反蛋白石多孔薄膜。对胶体晶体模板和二氧化钛反蛋白石有序膜的微观结构进行表征和讨论。用所制得的二氧化钛反蛋白石有序膜组装成染料敏化太阳电池。通过电流电压（I-V）测试和电化学阻抗谱（EIS）等对该太阳电池进行了测试;对比纳米颗粒二氧化钛薄膜电池,反蛋白石薄膜的开路电压提高了0.24 V,电池内阻降低了61.9%。

关键词: 聚苯乙烯 , 反蛋白石 , 二氧化钛有序薄膜 , 染料敏化太阳电池

三维有序大孔碳的合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用

祝雅娟 , 付猛 , 唐昭芳

人工晶体学报

以葡萄糖为碳源、硫酸为脱水剂、聚苯乙烯胶体晶体为模板,采用简单的浸渍-煅烧工艺制备了高度三维有序大孔碳(3DOM-C)材料.利用SEM、FESEM、TEM、紫外-可见光光度计和氮气吸附-脱附分析仪对样品进行了表征,考察了3DOM-C、贵金属Pt和活性碳作为对对电极材料在染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的光电转化性能,并进一步对电极进行了电化学阻抗分析.结果表明,3DOM-C材料的孔径约为280 nm,具有三维有序网络空间结构.J-V测试结果显示,3DOM-C/DSSC的光电转化效率为4.61％,达到了Pt/DSSC的90％.阻抗测试结果显示,3DOM-C电极表现出良好的电催化活性及导电性,与Pt电极相近且远高于活性碳.

关键词: 胶体晶体模板 , 三维有序大孔碳 , 染料敏化太阳能电池 , 对电极

碳球模板剂对TiO_2光阳极微结构及其光电性能影响研究

张亚 , 杨兵初 , 周聪华 , 王丽丽 , 童思超

功能材料

以葡萄糖为原料水热合成碳球作为模板剂,将其与TiO2纳米晶共混制备纳米多孔TiO2光阳极。采用场发射电子扫描电镜（SEM）、台阶仪、紫外-可见分光光度计（UV-Vis）等对TiO2薄膜的表面形貌、厚度和散射能力进行表征。研究发现,随着碳球含量的增加,光阳极单位体积内的表面积先增加后减小;薄膜对光的散射能力也呈现同样趋势。采用所制备的光阳极组装染料敏化太阳能电池,性能测试结果表明,随着碳球含量的增加,电池短路电流密度先增加,后减小。当碳球加入量为TiO2纳米晶质量的3%时,电池光电转换效率达到最佳为5.15%。

关键词: 染料敏化太阳能电池 , 碳球 , 多孔薄膜 , TiO2

染料敏化太阳能电池阻挡层的制备及其性能研究

陶勇 , 廖志君 , 伍登学 , 王自磊 , 李健 , 戴建洪 , 刘成士

功能材料

采用电子束蒸发法在光阳极导电玻璃基底上制备了一层致密的TiO2薄膜,并在氧氛围下进行不同温度的退火处理。以此TiO2薄膜为阻挡层来阻止电解质溶液中I3-与导电玻璃基底上光生电子的复合。分别利用X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）对此薄膜的结构和成分进行表征。制备不同厚度的TiO2阻挡层薄膜并研究其对电池光电性能的影响。实验结果表明,阻挡层的引入有效地抑制了暗反应的发生,提高了染料敏化太阳能电池（DSSC）的开路电压、短路电流和光电转换效率,比未引入阻挡层的DSSC的光电转换效率提高了31.5%。

关键词: 染料敏化太阳能电池 , 电子束蒸发 , TiO2 , 阻挡层

锂掺杂二氧化钛致密层对染料敏化太阳电池性能的影响

周文谦 , 鲁玉明 , 陈昌兆 , 刘志勇 , 蔡传兵

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2011.00819

利用脉冲激光沉积(PLD), 在纳米多孔二氧化钛层(np-TiO₂)与透明导电玻璃之间分别沉积了二氧化钛致密层(d-TiO₂)和掺锂二氧化钛致密层(d-Li-TiO₂), XRD衍射结果显示该致密层具有锐钛矿结构. 电池开路电压随时间的衰减实验结果表明, 该结构可以有效减慢开路电压的衰减, 抑制透明导电玻璃上的电子向电解质逆向传输并进行电子复合的几率; 同时, 掺入锂后, 致密TiO₂层(d-TiO₂)能带宽度变窄, 降低了np-TiO₂层与透明导电玻璃之间的界面电阻, 使得np-TiO₂层导带上的光生电子更容易地向透明导电玻璃传输, 进而使得具有d-Li-TiO₂层的染料敏化太阳电池比无致密层的染料敏化太阳电池光电转换效率提高了42%.

关键词: 染料敏化太阳能电池 , Li-doped TiO2 , compact layer , interface resistance