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《浙江大学》 2003年
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染料敏化二氧化钛薄膜电极的制备及性能研究

田清华  
【摘要】: 本论文综述了湿化学太阳能电池的研究现状,在对其工作机理和存在问题等的总结基础上,针对染料吸附量不好的问题,提出向初始溶液中添加高聚物,以达到改善薄膜样品的微观结构,提高染料吸附量的目的。 用溶胶凝胶浸渍-提拉法制备样品,以聚乙二醇(PEG)和羟基纤维素(HPC)作为添加剂,来改变样品的微观结构。对样品进行红外测试以研究添加剂对二氧化钛溶胶的作用机理。用电镜(SEM和TEM),椭偏仪和XRD研究TiO_2薄膜的微观结构。用光吸收谱的差谱来表征TiO_2薄膜的染料吸附性能,用I-V曲线测试TiO_2薄膜的光电化学性能。对以PEG为添加物的TiO_2薄膜样品的研究表明:PEG的加入得到了具有疏松多孔结构的TiO_2薄膜,但二氧化钛颗粒有些团聚。PEG的含量和热处理温度对TiO_2薄膜的微观结构均有影响。TiO_2薄膜的气孔率随PEG的加入量的增多而增大。在本研究范围内PEG含量为6.92×10~(-3)克PEG/克初始溶液样品的气孔率最高。450℃-550℃温度范围内热处理研究结果表明,500℃热处理样品具有最高气孔率。PEG的加入增加了染料的吸附量。具有最高气孔率的样品的染料吸附量最大。它的填充因子FF为0.359,比不加PEG的样品的填充因子高。所以,PEG改善了TiO_2薄膜样品的光电化学性能。 对以HPC为添加物的TiO_2薄膜样品的研究表明: HPC的加入形成了粒径为20-120nm的TiO_2薄膜。少量HPC的加入使TiO_2薄膜的微观结构变的疏松,粒径降低。当HPC含量为3m时,粒径最小。HPC含量继续增加,TiO_2薄膜的结构又变的致密,粒径增大。本研究中小的二氧化钛晶粒导致了TiO_2的晶格畸变,进而增大了TiO_2的禁带宽度,表现在光吸收谱的蓝移。利用HPC凝胶的红外谱建立了HPC对TiO_2薄膜微观结构的影响机理的模型,并用此模型解释了HPC含量对TiO_2薄膜微观结构的影响规律。TiO_2薄膜表面的染料分子的吸附量也随HPC的加入量而改变。HPC含量为3m时,染料分子的吸附量最大。另外,TiO_2薄膜的填充因子也随HPC含量而变化,HPC含量为3m时,填充因子最大,为0.59,比未加添加剂和加PEG的TiO_2薄膜的都大。 选填充因子最大的TiO_2薄膜电极组装了太阳能电池。测得电池的填充因子FF为0.393,光电转换效率为0.3%。填充因子和光电转换效率较低是因为所用 浙江人学颀十学位论义 导电基板的导电性不够好和电池组装过程中的工艺损失。 另外,提出了复合薄膜电极的设想,制备了TIOZ/WO3多孔复合薄膜电极, 其填充因子高于 TO。薄膜电极。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TM914

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【引证文献】
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