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《吉林大学》 2006年
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染料敏化TiO_2纳米晶多孔膜光电化学池的性质研究

潘凯  
【摘要】:染料敏化纳米晶TiO_2太阳能电池因为价格便宜、工艺简单、可制成大面积、形状多样化等优点而成为可再生能源研究领域的一个热点。本论文成功地构筑了染料敏化TiO_2纳米晶光电化学池,利用表面光电压和光电流谱对其进行了光生电子传输的机理研究,利用瞬态光电压谱定量的研究了光生电子在TiO_2层的传输时间和衰减寿命,为制备高效率的染料敏化纳米晶太阳能电池提供了实验和理论基础。主要内容包括: 采用类丝网印刷(Screen-printing)方法制备了纳米晶TiO_2多孔膜电极,以明星染料联吡啶钌络合物(N3)作敏化剂,成功地组装了染料敏化TiO_2纳米晶光电化学池原型器件,并对其光电性能进行了测试。原型器件的短路光电流为9.08 mA/cm~2,开路光电压为620 mV,填充因子为56 %,最大的输出功率为3.15 mW/cm~2,光电转换效率为4.8 %。结合吸收光谱和表面光电压谱,讨论了光电化学池的光电流产生机理:N3的敏化作用使光电化学电池在300~700 nm的紫外可见区均有光电流响应。这大大拓宽了TiO_2纳米晶的光电流响应区间。 使用磺酸基铝酞菁(Al(OH)PcSn)对TiO_2纳米晶多孔膜电极进行敏化,研究了其在红光区的光电响应。光电响应波长扩展到750 nm;在685nm处单体的Q带产生较强的光电流和光电压;吸收光谱中观察到的二聚体峰没有光电流响应。结合吸收光谱和表面光电压谱,研究了Al(OH)PcS_n的敏化机制。 采用四羟基苯基卟啉(THPP)和四羧基苯基卟啉(TCPP)分别对TiO_2纳米晶多孔膜电极进行敏化。TCPP与TiO_2之间的作用强于THPP与TiO_2的作用,因此,TCPP吸附量大于THPP。在不同光照方向下的光电流响
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM914.4

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