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文檔簡介
1、本論文研究了不同形貌TiO2(納米粒子,微球)的制備方法及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。實驗中,分別采用微乳液法和水熱合成法制備了TiO2納米粒子,并組裝電池分析其電化學(xué)性質(zhì)。用另一水熱合成體系,制備了TiO2微球,并將得到的TiO2微球應(yīng)用于染料敏化太陽能電池光陽極的散射層,優(yōu)化光陽極的結(jié)構(gòu),探討加入散射層后對電池性能的影響。其主要工作內(nèi)容如下:
1)采用微乳液法制備TiO2納米粒子,研究了不同表面活性劑及其添加量對納米T
2、iO2粒子形貌的影響。選用CTAB和Tx-100兩種表面活性劑,分別制備了粒徑為10~15nm和20~25nm兩種范圍的納米粒子。將得到的兩種尺寸的TiO2粒子制備電極組裝電池,發(fā)現(xiàn)20~25nm的TiO2粒子制備電極組裝電池能夠獲得7.38%的光電轉(zhuǎn)化效率。
2)以鈦酸丁酯為鈦源,選用二乙二醇為添加劑,采用水熱合成法制備納米TiO2粒子。得到分散均一穩(wěn)定,表面缺陷態(tài)少,粒徑范圍在20nm左右,純銳鈦礦晶型的TiO2納米粒子。
3、水熱過程中,水熱溫度、水熱時間、水熱環(huán)境pH條件都對納米TiO2粒子的分散性能有重要影響。所制備的TiO2粒子在水熱溫度220℃,水熱時間16h,水熱環(huán)境pH在12左右,添加劑添加量為二乙二醇:TiO2(質(zhì)量比)為2:1時,得到的粒子分散性良好,內(nèi)部晶格排布整齊,缺陷態(tài)密度低,(101)晶面暴露在表層,電子的傳輸性能良好。由此粒子制備的電極組裝電池獲得了7.90%的高轉(zhuǎn)化效率。
3)以TiCl4為鈦源,乙醇為溶劑,引入聚乙烯吡
4、咯烷酮(K-30)為添加劑,利用水熱合成法,制備了表面粗糙,由小顆粒團聚而成的TiO2微球。K-30的添加量對TiO2微球的尺寸有很大的影響。通過改變K-30的添加量分別得到了尺寸為400nm,1μm,3μm左右的TiO2微球。
4)將制備的TiO2微球作為光散射中心,設(shè)計純顆粒底層(透射層)+TiO2微球(散射層)的雙層膜結(jié)構(gòu)。這種雙層膜結(jié)構(gòu)能夠充分利用微球的光反射能力和小顆粒的染料吸附能力,達到對光的最大利用。最終得到了8
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