收藏本站
收藏 | 论文排版

新型高效叠层及复合染料敏化太阳能电池研究

苗青青  
【摘要】:染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cell, DSC)是模拟自然界光合成原理的种新型光伏电池。具有理论光电转换效率高、成本低、制作工艺简单等优点,受到了国内外研究者的广泛关注。虽然其理论光电转换效率被推测为33-36%,但是迄今为止报道的最高效率为11~13%,尚待进一步提高。很多研究者对如何提高光电转换效率进行了广泛研究。其中提高光利用率、拓宽DSC吸收光谱是提高DSC效率的重要手段之一。叠层及复合DSC作为拓宽电池吸收光谱的两种有效的方式,不仅可有效克服协同敏化存在的染料分了问不利的竞争吸附和相互作用,而且以其结构灵活多样、可获得较高开路电压(Voc)或短路电流密度(Jsc)等优点成为国际研究的前沿课题。此外,目前制约叠层DSC光电转换效率大幅提高的因素是未成功开发出高效的器件结构和近红外染料。关于复合DSC的研究报道还比较少,且具有效率不高、制作过程繁琐等不利因素,在一定程度上限制了其应用。针对目前应用于DSC的近红外染料存在的近红外光利用不允分、吸收范围窄、效率低等问题,需开发具有强、宽近红外吸收的染料。因此,本论文的研究重点是设计研究新型高效的叠层及复合DSC,探索具有强、宽近红外吸收的染料应用于DSC。 本论文首先设计构建了以下三种不同结构的叠层DSC:四电极交叉式、四电极背靠背式及三电极面对面式,系统研究了三种叠层DSC的性能、顶层及底层电池效率的影响因素。证实了叠层DSC短路电流密度及效率的叠加特件。叠层DSC中顶层电池光阳极及对电极是影响顶层电池效率的主要因素。底层电池效率则受不同结构叠层DSC透光率、顶层光阳极透光率及对电极等因素影响。叠层DSC整体效率约为顶层和底层电池效率之和。 其次设计开发了一种基于膜转移方法的新型复合DSC,对其进行了高效化、结构有效性等研究,并对染料间相互作用及Voc机理作了初步探讨。研究发现新型复合结构有效拓宽了电池的吸收光谱,其单色光光电转换效率(IPCE)及Jsc为复合光阳极两部分值的叠加,获得了11.05%的效率,充分证实了复合结构的有效性。通过光电化学性质研究分析了复合DSC获得较高Voc的原因TiO2/染料/电解质界面的背反应等。最后,将复合DSC与叠层DSC、染料协同敏化电池进行了对比,结果表明新型复合DSC具有最高的光电转换效率。这部分是本论文的核心部分,开发的复合电池为新型结构,有效实现了光谱的扩展及效率的大幅提高。 最后设计合成了四种具有不同取代基的硫代双烯镍配合物,对其进行了表征,系统研究了化合物的结构特性、热稳定性、电化学、光化学等性质。研究表明合成的硫代双烯镍配合物具有较好的热稳定性,在700~1100 nm具有较强吸收,具有较高的摩尔消光系数。取代綦效应及溶剂效应均对λmax产生影响。通过施加偏压,对硫代双烯镍配合物的各种价态进行了归属。电化学研究结果表明硫代双烯镍配合物具有良好的可逆氧化还原特性。使用密度泛函理论(DFT)计算了化合物的能级及电子云分布。将硫代双烯镍配合物应用于DSC,证实了此类近红外染料应用于DSC的可行性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 韩启成,程晓农,赵玉涛;仿生叠层复合材料的研究现状与发展[J];江苏理工大学学报(自然科学版);2001年05期
2 田金梅;邢誉峰;谢文剑;;复合材料叠层梁的冲击响应特性[J];振动与冲击;2006年04期
3 魏守征;李亚江;;微叠层复合材料的制备现状及连接难点讨论[J];航空制造技术;2013年19期
4 阳轩野;;超声电沉积铜叠层膜[J];中国新技术新产品;2011年16期
5 苗青青;高玉荣;马廷丽;;叠层染料敏化太阳能电池[J];功能材料与器件学报;2011年06期
6 黄毅敏;刘志勇;王晓祺;鲁玉明;蔡传兵;;基于金属网的叠层染料敏化太阳能电池(英文)[J];无机材料学报;2011年07期
7 胡国新,范赋群,黄小清,张元亿;复合材料叠层结构的屈曲理论研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);1998年10期
8 郭法文;邓振波;;一种叠层结构绿光有机电致发光器件[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2007年05期
9 王治国,朱德懋,唐立民;厚壁及叠层结构振动分析的一种半解析解[J];航空学报;1994年12期
10 马李;赫晓东;李垚;滕敏;;叠层材料界面性能的研究进展[J];宇航材料工艺;2005年06期
11 郭法文;邓振波;高建纲;;叠层结构有机电致发光器件[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2007年04期
12 赵明;李训栓;宋长安;马朝柱;袁建挺;汪润生;李远飞;张光辉;郭晗;叶早晨;彭应全;;采用真空镀膜制备的叠层结构有机场效应晶体管的研究[J];真空;2009年05期
13 刘玉柱;王亮;何小刚;孙石林;;叠层母排低感设计分析[J];大功率变流技术;2013年01期
14 孙彦波;马凤梅;肖文龙;马朝利;;Ti-Al系金属间化合物基叠层结构材料的制备技术与组织性能特征[J];航空材料学报;2014年04期
15 孟婧;孟凡义;;新型高效聚合物/富勒烯叠层有机光伏电池研究进展[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);2013年03期
16 仇风神;韩雷;;叠层芯片温度测量实验研究[J];中国机械工程;2013年12期
17 韩志全;叠层片式电感器中的内应力来源及其缓解措施[J];磁性材料及器件;2005年01期
18 黄传跃,诸德超;复合材料叠层结构剖面翘曲修正理论[J];航空学报;1992年09期
19 ;新型叠层多元陶瓷片式过流保护元件[J];世界电子元器件;2004年09期
20 陈浩;潘勇;周兆锋;田槟铖;李旭军;李凯;;叠层结构对Cu/In预制膜微观结构的影响[J];材料导报;2013年16期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 马培燕;傅正义;;微叠层金属间化合物的研究[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
2 朱平;李文晓;叶明坤;薛元德;;复合材料在叠层橡胶支座中的应用[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
3 顾忠明;王发军;何明清;;平板叠层结构抗爆炸超强冲击波数值分析[A];第五届全国强动载效应及防护学术会议暨复杂介质/结构的动态力学行为创新研究群体学术研讨会论文集[C];2013年
4 孙彦波;赵业青;张迪;马朝利;;箔-箔法制备微叠层Ti-Al系金属间化合物基合金板材[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集(下册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 苗青青;新型高效叠层及复合染料敏化太阳能电池研究[D];大连理工大学;2011年
2 邓艳红;电荷产生层对叠层有机发光器件性能影响的研究[D];苏州大学;2014年
3 马李;Ti/Ti-Al微层板的设计与EB-PVD工艺制备研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李长金;非丁基橡胶叠层复合材料成型装备的研究[D];青岛科技大学;2012年
2 金明江;叠层阻尼功能复合材料的制备和性能研究[D];江苏大学;2005年
3 韩启成;仿生叠层复合材料研究[D];江苏大学;2002年
4 夏令涛;高性能轮胎内衬层叠层复合工艺研究[D];北京化工大学;2013年
5 郑丽娟;纤维/树脂/铝合金叠层复合材料的制备与性能研究[D];江苏大学;2003年
6 靳永强;异质性透明材料叠层结构服役行为的一体化研究[D];兰州理工大学;2009年
7 刘明骏;基于Alq_3:Mg/MoO_3为电荷生成层的白色叠层OLED器件研究[D];吉林大学;2008年
8 杨婷慧;铝镁叠层复合材料力学性能计算与轧制复合工艺[D];南京理工大学;2010年
9 严国政;微型叠层芯片固有频率的实验测试研究[D];中南大学;2011年
10 付文;界面的气体暴露对有机电致发光器件性能影响的研究以及新型叠层器件的制备[D];西北大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978