敏化太陽(yáng)能電池.pptx

1、薩胡，戈登，塔爾*。金納米線二氧化鈦納米管核殼結(jié)構(gòu)的制備及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。用于染料敏化太陽(yáng)能電池的核殼型AuTiO2納米線光陽(yáng)極材料的合成與應(yīng)用，用于染料敏化太陽(yáng)能電池的核殼型Autio2納米線光陽(yáng)極材料的合成與應(yīng)用，部分參考文獻(xiàn)，1。引言，1.1提高染料敏化太陽(yáng)能電池的效率主要有兩個(gè)方向：一是提高光電子的傳輸速率；二是增強(qiáng)光吸收能力。因此，二氧化鈦光陽(yáng)極用于染料敏化太陽(yáng)能電池：(1)早期介孔二氧化鈦納米粒子：優(yōu)勢(shì)：具有比表面積的染料吸附能力；缺點(diǎn)：電子擴(kuò)散系數(shù)?。?2)一維納米結(jié)構(gòu)二氧化鈦納米管：優(yōu)點(diǎn)：定向電子傳導(dǎo)性；電子復(fù)合速率；缺點(diǎn)：雖然比表面積大，但比二氧化鈦納米顆粒小

2、得多。(3)核殼氧化鋅-二氧化鈦、金-二氧化鈦等復(fù)合結(jié)構(gòu)。本文中，金納米線-二氧化鈦納米管的核殼結(jié)構(gòu)有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，二氧化鈦納米管的電子作為殼層快速移動(dòng)。其次，金作為核心具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和良好的化學(xué)及熱穩(wěn)定性。同時(shí)，它增強(qiáng)了系統(tǒng)的光散射效果，進(jìn)而增強(qiáng)了光吸收。納米線和納米管具有協(xié)同增強(qiáng)效應(yīng)。1.本文以直徑為200納米的金納米線為核心，以外徑為300納米、長(zhǎng)度為2-3米的多晶銳鈦礦二氧化鈦納米管陣列為外殼，制備了一種用于染料敏化太陽(yáng)能電池的光陽(yáng)極材料。1.2.2方法采用溶膠-凝膠法制備二氧化鈦納米管陣列。該工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：a .可以控制模板的厚度和孔徑，實(shí)現(xiàn)對(duì)納米管長(zhǎng)度和管外徑的控制；納米管

3、的壁厚可以通過(guò)控制時(shí)間來(lái)控制。具體方法如下：1 .用恒流沉積法在二氧化鈦納米管中沉積金納米線。1 kang，durstock *，等，nanoletters，2009，9，601-606，制備模板化二氧化鈦核殼納米病毒的方法，2。實(shí)驗(yàn)部分2。實(shí)驗(yàn)部分2.1二氧化鈦納米管的溶膠凝膠制備。用AAO(200納米，60米)透明膠密封一端，去除模板上多余的溶膠，將其放入密封的燒杯中，將重量為：1的鈦(OC3H7)4(四異丙基鈦)和乙醇在空氣中浸泡85，15分鐘、12小時(shí)，時(shí)間為55分鐘。銀為工作電極，銀/氯化銀為參比電極，鉑絲為輔助電極，去離子清洗，3M氫氧化鈉，30分鐘，-0.9mA，80分鐘，在含納

4、米管的陽(yáng)極氧化膜的一面濺射一層銀，銀涂雙面膠，只揭雙面膠的一面，去離子清洗，丙酮清洗雙面膠，2。實(shí)驗(yàn)部分2.3組裝敏化太陽(yáng)能電池，金第一種方法如圖a所示。FTO濺射2二氧化鈦，3M氫氧化鈉，45分鐘，用膠濺射銀面，并將其倒置在FTO上，剝?nèi)ツz并取下銀層。2.實(shí)驗(yàn)部分2.3用金納米線-二氧化鈦納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)組裝敏化太陽(yáng)能電池和光陽(yáng)極。第一種方法有二氧化鈦層，但第二種方法沒有這一層。見圖b，3結(jié)果和討論3.1樣品制備試驗(yàn)，F(xiàn)ESEM卡爾蔡司1530 VP XRD飛利浦x-pertpw3040 mpd x射線(40千伏，40毫安)AAO模板在3M氫氧化鈉中浸泡45分鐘，干燥12小時(shí)，用于fesem和

5、XRD。FESEM需要用環(huán)氧樹脂將納米管陣列粘合到玻璃板上。將TEM JEOL 2010 AAO模板在3M氫氧化鈉中浸泡30分鐘，然后將溶液轉(zhuǎn)移到小玻璃瓶中，加入少量甲苯超聲處理5分鐘。3結(jié)果和討論3.2二氧化鈦納米管的XRD，玻璃襯底上二氧化鈦納米管陣列的XRD圖案。銳鈦礦峰的位置不存在。XRD分析表明27.45處不存在金紅石衍射峰，表明陣列由多晶銳鈦礦相組成。優(yōu)選的方向是(101)。3結(jié)果和討論3.3二氧化鈦納米管的透射電鏡和能譜。透射電鏡分析發(fā)現(xiàn)，圖一中二氧化鈦納米管的外徑為200納米，圖二中二氧化鈦納米管的壁厚為5-15納米。3結(jié)果和討論3.4二氧化鈦納米管的場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡和能譜儀。

6、從上圖可以看出，每單位m2有8個(gè)納米管，長(zhǎng)度為23m，外徑為300納米。圖b顯示納米管是聚集的，但是圖a和圖b都清楚地顯示納米管陣列是開放的并且可以稍后沉積。3、對(duì)3.5Au納米線-二氧化鈦納米管核殼結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡和能譜儀的結(jié)果和討論。上圖是金納米線-二氧化鈦納米管的場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡，圖a-c是俯視圖。圖a顯示陣列中存在聚集，而圖b顯示金成功沉積在二氧化鈦納米管上。圖d顯示該產(chǎn)品僅含有鈦、氧和金元素。3、結(jié)果與討論3.6Au納米線-二氧化鈦納米管核殼結(jié)構(gòu)的透射電鏡，圖中灰色部分為多晶銳鈦礦二氧化鈦納米管，外徑約300納米，黑色部分為金納米線，直徑約200納米。可以看出，金完全填充了納米

7、管，生長(zhǎng)機(jī)制：由于銀的電導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二氧化鈦納米管，沉積從管的底部開始，逐漸生長(zhǎng)成均勻連續(xù)的核殼結(jié)構(gòu)。然而，該產(chǎn)品是多晶的，并且可以通過(guò)降低沉積速率來(lái)獲得單晶金。dEDS圖顯示產(chǎn)品僅含有鈦、氧和金元素，而銅是基底。3結(jié)果與討論3.7太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)示意圖，組裝二氧化鈦納米管DSSC或二氧化鈦核殼DSSC (NC=納米晶)示意圖。不按比例，3結(jié)果和討論3.8比較各種太陽(yáng)能電池的效率，一系列電池性能參數(shù)示于表中。根據(jù)前面實(shí)驗(yàn)步驟中提到的兩種方法，可以分為兩類，即在基底FTO和納米復(fù)合光陽(yáng)極之間是否有二氧化鈦層。此外，分別用金和四氯化鈦對(duì)二氧化鈦納米管進(jìn)行了改性，并研究了它們?cè)陔姵刂械膽?yīng)用。具體結(jié)論如

8、下：(1)上八排有二氧化鈦附著層，下八排沒有。隨著部分絕緣粘附層的去除，電荷收集效率Jsc和(2)金在導(dǎo)電基底上的存在增加了Jsc、Voc、FF和Au，盡管比表面積降低了。(3)四氯化鈦處理整個(gè)結(jié)構(gòu)后，形成一層二氧化鈦，增加了染料吸附，減少了電子-空穴復(fù)合。討論了3.9Au和四氯化鈦對(duì)染料吸附容量的影響。在表格的第一行中，只有厚度為2.1m的二氧化鈦顆粒層，第二、第三和第四行在厚度為2 m的二氧化鈦基層上添加了納米陣列.雖然第一排的厚度小于最后三排的1/2，但它的染料吸附能力約高15%。4。結(jié)論，1 .產(chǎn)品：與僅含二氧化鈦納米管的電池相比，經(jīng)四氯化鈦處理的含金納米線和二氧化鈦納米管陣列的核殼復(fù)

9、合結(jié)構(gòu)光陽(yáng)極材料的效率提高了近4倍。這種新型復(fù)合結(jié)構(gòu)有望成為獲得高效敏化太陽(yáng)能電池的一個(gè)方向。2.原因：(1)金納米線也能提供定向電子傳輸通道；(2)復(fù)合結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了光的散射，從而增加了光吸收。3)四氯化鈦處理的主要功能是在復(fù)合結(jié)構(gòu)的表面形成光散射層。3.開發(fā)：構(gòu)建納米陣列與導(dǎo)電基底的直接接觸，即去除二氧化鈦附著層，用其他具有良好導(dǎo)電性的金屬材料替代金納米線；5.收獲，收獲：1 .光陽(yáng)極材料結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，這種新型復(fù)合結(jié)構(gòu)不僅保證了一定量的染料吸附，而且提高了光吸收，加快了電子運(yùn)動(dòng)速度。2.復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備一般是兩步方法，即通過(guò)一定的技術(shù)(陽(yáng)極氧化、基于模板的溶膠-凝膠等)制備納米管

10、陣列。)，然后通過(guò)另一種技術(shù)(恒電位、電流沉積、液相合成)將第二種物質(zhì)沉積在納米管中。3.這篇論文里有大量的信息。四氯化鈦可以通過(guò)處理形成在復(fù)合結(jié)構(gòu)表面上的光散射層來(lái)增強(qiáng)光吸收。實(shí)驗(yàn)部分-2.1儀器工作模式，2.1儀器工作模式電化學(xué)工作站是基于恒電位儀、恒電流儀和電化學(xué)交流阻抗分析儀的有機(jī)結(jié)合。該儀器可用于二電、三電和四電2.2CHI的電化學(xué)技術(shù)，實(shí)驗(yàn)部分-2.2恒電位沉積，2.2三電極工作模式下的恒電位沉積技術(shù)CHI660D有許多電化學(xué)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)恒電位沉積，包括多電位階躍計(jì)時(shí)電流法(STEP計(jì)時(shí)電流法)和電流電流法i-t曲線等。簡(jiǎn)要介紹了以下兩種方法：2.2.1計(jì)時(shí)電流法，低電位是所需的沉積

11、電位；脈沖寬度是所需的沉積時(shí)間。實(shí)驗(yàn)部分-2.2恒電位儀沉積，2.2.2安培電流-溫度曲線，初始電位是所需的沉積電位；運(yùn)行時(shí)間是所需的沉積時(shí)間。實(shí)驗(yàn)部分2.2恒電位儀沉積應(yīng)用實(shí)例，CdSe 1.1工作電極：氧化銦錫；參比電極：銀/氯化銀；溶解在3M氯化鈉中；反電極：鉑箔1.2電解液0.01M SeO2(99.9 %，Aldrich)，0.01m H2SO4 0.2m CdSO4 (99.99%，Aldrich)；解決方案：0.6v直流1.3恒壓沉積，金、金、銀材料。2010，22，2028-2032，實(shí)驗(yàn)部分2.2恒壓沉積應(yīng)用實(shí)例，CdSe 1.1工作電極：氧化銦錫陽(yáng)極氧化膜(500納米，50

12、納米)；參比電極：銀/氯化銀；溶解在3M氯化鈉中；對(duì)電極：鉑箔1.2電解液0.01摩爾二氧化錫(99.9%，SCRC)，0.01摩爾硫酸(SCRC)，0.2摩爾硫酸鎘(99.5%，SCRC)；溶液：DI 1.3恒壓沉積-0.7V，200s以上電壓由循環(huán)伏安法測(cè)得，顧，廖*，等.應(yīng)用表面科學(xué)，2012，實(shí)驗(yàn)部分2.2恒壓沉積應(yīng)用實(shí)例1，循環(huán)伏安法技術(shù)參數(shù)(CV)，初始掃描方向?yàn)殛帢O，初始電流為-0。電流從-0.49伏增加到0.78伏，表明存在反應(yīng)Cd2 SeO2 4H 6e=CdSe 2H2O反向掃描-0.78伏到0.58伏，沉積在工作電極上的氧化峰大于-0.58伏的Cd氧化成Cd2，因此沉積電壓應(yīng)為-0.78伏到0.58伏，以獲得CdSe。實(shí)驗(yàn)部分2