染料敏化太阳能电池光阳极散射层的制备与性能研究

发布时间：2025-05-07 19:59

　　光阳极材料是染料敏化太阳能电池的重要组成部分,承担着吸附染料、传输电荷、分离电子和空穴的任务。传统的光阳极一般由纳米TiO₂或其它半导体氧化物构成,由于颗粒尺寸与入射光波长差距较大,部分入射光直接穿越光阳极而无法被利用,引入散射层可以有效解决这一问题。具有亚微米结构的散射层的尺寸与入射光波长相匹配,可以对光有效散射,使其被多次利用,从而提升器件对入射光的利用率,最终提高电池光电性能。本文分别制备了两种散射层材料应用于光阳极中,并通过表征对其效果进行了分析:1)将超细高岭土进行插层处理,利用溶剂热法使之与TiO₂结合,并掺杂了稀土元素Yb³⁺,制备了Yb³⁺掺杂高岭土散射层材料。通过XRD、SEM、BET、Uv-vis、DRS等测试表征了材料的结构,运用J-V、EIS、IPCE及OCVD表征了将其制备成器件后的电化学性能。经过测试,发现引入散射层后器件的性能表现明显提高,光电转化效率由6.51%提升至7.40%。2)运用溶剂热法得到了金属有机MOF骨架材料:MIL-125-NH₂,...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1染料敏化太阳能电池工作原理示意图

固态电解质一般指凝胶电解质，通过加入固化剂的方法使为介于两态间的物质，它结合了液态和全固态电解质的导率与光电转化效率，还解决了电解质溶剂挥发的问题寿命[42]，成为了电解质领域新的研究热点。极的作用是收集自FTO经外电路传输过来的电子，并将电子质中被氧化的电对还原再生，从而完....

图2-1P25和高岭土-Yb散射层样品的N2吸附-解吸附曲线（a）及孔径分布曲线（b）

图2-1P25和高岭土-Yb散射层样品的N2吸附-解吸附曲线（a）及孔径分布曲线（b）Fig.2-1Nitrogenadsorption-desorptionisotherms(a)andpore-sizedistributioncurve(b)for....

图2-2P25和高岭土-Yb散射层样品（a）和P25与K/0Yb样品（b）的

光阳极对染料的吸附效果。然后继续研究了101晶面的半峰全宽，相似地Yb3+掺杂量的高岭土散射层粉末的半峰全宽数据较为类似，但与P25的数较大差别。根据Sherrer公式可以计算出各样品的晶粒尺寸，具体计算方法如下：Dkλβθx/cos公式(在这个公式中，D是晶体....

图2-3煅烧后的P25粉末：(a)放大30k倍；(b)放大100k倍和K/0.20Yb：(c)放大30k倍；(d)放大100k倍的扫描电镜图

第2章改性高岭土掺杂稀土元素Yb制备光阳极散射层的研究表2-4粉末的平均晶粒尺寸（单位：纳米）Table2-4Averagethicknessofagrainsizeofpowder(unit:nm)K/0YbK/0.10YbK/0.20Yb....

本文编号：4043719