LHCⅡ敏化TiO2納米晶太陽能電池的研究.pdf

1、能源是人類社會賴以生存和社會繁榮發(fā)展的基礎(chǔ)?，F(xiàn)如今使用的能源主要是不可再生的化石能源,這類能源消費的同時排放大量的CO2、SO2、Nox等溫室氣體和固體顆粒污染物,對環(huán)境造成極大的破壞,因此,社會的可持續(xù)發(fā)展決不能僅僅依靠化石能源。人們探索了核能、氫能、水能、地熱能、太陽能等能源,以期得到供人類使用的可持續(xù)能源。太陽能以低廉、易得引起了人們的極大興趣。植物的光合作用是利用太陽能的典型例子,通過模擬光合系統(tǒng),人們制得了染料敏化太陽能電池(

2、DSSC),為太陽能的廉價利用打下了理論基礎(chǔ)。
　　 LHCII是光合作用過程中的主要捕光復合物,本論文根據(jù)LHCII的特點,研究了LHCII在敏化太陽能電池中的作用。通過表面活性劑增溶提取菠菜LHCII,丙酮萃取得到LHCII色素,通過熒光光度法測定了LHCII及其色素在TiO2電極上的吸附量。發(fā)現(xiàn)LHCII濃度為80μg/mL,吸附96 h時,LHCII在TiO2電極上的吸附量最大;色素濃度為120μg/mL,吸附24 h時

3、,色素在TiO2電極上的吸附量最大。通過原子力顯微鏡(AFM)觀察了LHCII的吸附形貌,根據(jù)LHCII及其色素的分子特性、吸附量和TiO2的BET比表面積,建立了吸附模型。最大吸附量情況下,LHCII吸附為多層吸附,色素吸附為單層吸附。
　　 將LHCII及其色素分別敏化到TiO2納米晶上并組裝電池,研究其光電性能。結(jié)果表明,在考察的實驗條件下色素敏化的太陽能電池性能優(yōu)于LHCII隨著吸附量的增加,LHCII敏化太陽能電池和色

4、素敏化太陽能電池的短路電流和光電轉(zhuǎn)化效率均有所增加。光照強度對電池性能影響很大,隨著光照強度的增加,短路電流增加。色素敏化太陽能電池得到的最佳短路電流、開路電壓、填充因子和效率分別為2.26 mA/cm2、0.53 V、0.65和0.78％,LHCII敏化太陽能電池的最佳短路電流、開路電壓、填充因子和效率分別為0.80 mA/cm2、0.59V、0.58和0.27％。與LHCII敏化相比,色素敏化太陽能電池得到的最佳短路電流和效率有很大