24287.氧化鈦基光陽極薄膜的制備及性能測試

1、潰壓料技大學(xué)論文題目：氧化鈦基光陽極薄膜的制備及性能測試學(xué)科門類：工學(xué)一級學(xué)科：材料科學(xué)與工程培養(yǎng)單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士生：朱春奎導(dǎo)師：朱振峰教授劉輝副教授2014年5月氧化鈦基光陽極薄膜的制備及性能測試摘要上世紀(jì)末全球出現(xiàn)的能源危機(jī)與環(huán)境危機(jī)，引起人們對綠色能源的關(guān)注。染料敏化太陽能電池作為一種新型的太陽能裝置，白被報道以來就受到了學(xué)術(shù)界與商業(yè)界的廣泛關(guān)注。其相對較低的制造成本、簡單的制備工藝和技術(shù)、良好的光學(xué)穩(wěn)定性、高的轉(zhuǎn)換效

2、率且對環(huán)境無污染使得其有望取代傳統(tǒng)的PN結(jié)太陽能電池。光陽極薄膜作為染料敏化太陽能電池重要組成部分，最常見的是由TiO：納米晶組成的薄膜，其質(zhì)量的好壞對電池的效率有著很大的影響。本論文從制備高質(zhì)量的TiO：粉末材料出發(fā)，利用刮涂法制備出了氧化鈦基光陽極薄膜。利用所制備的電極經(jīng)敏化，封裝制備出了染料敏化太陽能電池并測試了電池的光電轉(zhuǎn)換性能。論文中研究了薄膜結(jié)構(gòu)、薄膜形貌、薄膜晶相組成、薄膜的染料吸附性能對電池光電轉(zhuǎn)換性能的影響。通過對薄膜

3、制備工藝與薄膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，抑制電池內(nèi)部的背反應(yīng)，提高染料敏化太陽能電池的光電性能。主要內(nèi)容如下：(1)采用不同濃度的KCl鹽溶液控制鈦酸丁酯在乙醇中的水解制備了兩種粒徑的Ti02微球，并分析了KCl鹽溶液在鈦酸丁酯水解過程中的作用機(jī)理。利用電子掃描顯微鏡(SEM)，X射線衍射分析(Ⅺm)與紫外可見漫反射光譜(DRS)對制備的Ti02微球進(jìn)行了表征。同時，對比研究了這兩種粒徑的Ti02微球制備的光陽極形貌、染料吸附性能和光電轉(zhuǎn)換性能。其中

4、粒徑為350nlYl的氧化鈦微球，具有優(yōu)良的染料吸附能力與致密的薄膜結(jié)構(gòu)，使得電池的整體性能較好，具有潛在的應(yīng)用價值。(2)選用粒徑為350nlTl的Ti02微球為原料，并利用刮涂法制備了氧化鈦基光陽極薄膜，采用多次刮涂的手段來增強電池的性能。重點研究了刮涂次數(shù)對薄膜形貌、薄膜厚度、薄膜的染料吸附性能及其光電性能的影響。經(jīng)過比對研究發(fā)現(xiàn)，46次刮涂(厚度在12—16gm)獲得的電池光電性能較好。其中4次刮涂時所得電池的效率最高，達(dá)到了3