染料敏化太阳能电池光阳极的改性及性能研究

《染料敏化太阳能电池光阳极的改性及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、染料敏化太阳能电池光阳极的改性及性能研究ModificationandPerformanceofPhotoanodeMaterialsforDye-sensitizedSolarCells学科专业：应用化学研究生：高雅指导教师：孟舒献副教授天津大学化工学院二零一四年五月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了

2、谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要本论文主要研究非金属元素氮（N）、稀土金属元素镧（La）、铈（Ce）、钐（Sm）对纳米晶TiO2颗粒的掺杂改性，以及钐和氮的共掺杂，并将其应用在染料敏化太阳能电池光阳极

3、中。实验中，分别采用传统的湿法制备氮掺杂TiO2纳米粒子和水热合成法制备稀土离子掺杂TiO2纳米粒子，并制备成光阳极组装电池，通过一系列分析方法对其光、电化学性质进行研究，并对反应条件、掺杂量等进行了工艺优化。主要工作内容如下：1）采用湿法制备了氮掺杂TiO2纳米粒子，研究了不同搅拌时间及氨水添加量对由其制备的光阳极组装的电池光电性能的影响，确定了最优条件是搅拌时间为1.5h，氨水添加量为50ml。在最优的反应条件下，引入尿素作为第二个氮源进行双氮掺杂，得到最优化的尿素添加量为0.5g，得到7.58%的光电转换效率。2）采用水热法制备了稀土离子掺杂的TiO2纳米粒子，探讨了

4、最优稀土硝酸盐添加量为1gP25中掺杂0.05g稀土硝酸盐。分别选择了La(NO3)3、Ce(NO3)3、Sm(NO3)3对纳米TiO2粒子进行掺杂，通过不同的染料N719和卟啉进行敏化对比，从光电流密度提升的角度进一步证明了稀土离子下转换发光对染料敏化太阳能电池光电性能的影响，分别得到了6.43%（N719染料敏化）、3.62%（卟啉染料敏化）的转换效率。3）选取了氮元素和硝酸钐，采用水热法进行共掺杂纳米TiO2粒子的制备。并用其制备光阳极组装电池进行光电性能测试，得到的转化效率相较于单一的氮掺杂和单一硝酸钐掺杂并没有获得显著的提高。通过研究机理认为，氮掺杂和钐掺杂一定程

5、度上都是提高染料敏化太阳能电池对可见光的吸收，因此两者之间并没有协同作用。关键词：染料敏化太阳能电池；氮掺杂；双氮源；稀土离子掺杂；共掺杂万方数据ABSTRACTThenon-metallicelementsN,rareearthelementsLa,Ce,SmdopednanocrystalsTiO2particles,respectively,aswellasco-dopedTiO2particleswithSmandN,werepreparedinthepaper.AndtheapplicationofdopedTiO2particlesindye-sensitize

6、dsolarcellsphoto-anodeswasalsoinvestigated.Intheexperiments,nitrogen-dopedTiO2nanoparticalswerepreparedbythetraditionalwetandrareearthionsdopedTiO2nanoparticleswerepreparedbyhydrothermalsynthesis,respectively.Thephoto-electrochemicalpropertiesofbatteriesassembledwiththesesampleswerestudied

7、byaseriesofanalyticalmethods.Meanwhile,thereactionconditionsanddopedprocesswereoptimized.Themaincontentsarediscussedasfollowing:1)Nitrogen-dopedTiO2nanoparticleswaspreparedbywet.TheeffectofstirringtimeandtheaddedamountofammoniaonDSSCswerediscussed,respectively