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题目:掺杂FTO在量子点敏化太阳电池对电极中的应用

关键词:量子点敏化太阳电池,对电极,过渡金属元素,掺杂FTO纳米颗粒,丝网印刷

  摘要


  随着化石能源的消耗以及环境污染问题日益严重,发展清洁与可再生能源已经成为当前研究的重点。近年来,量子点敏化太阳电池由于量子点的多激子效应,受到了科学研究者的关注。但是,就目前来讲,将量子点作为敏化剂用在太阳电池中所能达到的效率还比较低,因此,我们从适应太阳电池的敏化剂以及电解液出发,制备了一种可以提高电池稳定性的新型对电极材料。本文主要研究了这种新型的对电极材料在量子点敏化太阳电池中的应用,即是通过在FTO里掺杂过渡金属元素Cu,Co,Ni,Fe,Zn来改变FTO的导电性以及催化活性,分别研究这五种材料用作CdS/CdSe量子点敏化太阳电池的对电极时对电池性能、稳定性的影响,以及它们自身的催化活性。

  本论文绪论部分介绍了目前的能源环境问题,量子点敏化太阳电池的研究进展,工作原理,以及量子点敏化太阳电池中对电极的发展现状;第二章主要介绍了需要用到的实验材料以及太阳电池的表征与分析手段;第三章介绍了制备过渡金属元素Cu,Co,Ni,Fe,Zn掺杂的FTO纳米颗粒在量子点敏化太阳电池对电极上的应用;第四章介绍了一种用丝网印刷的方法制备大面积染料敏化太阳电池的光阳极,并研究光阳极薄膜厚度对染敏电池性能的影响;第五章是总结和展望,对本文所做的工作进行总结,并指出论文的不足之处还有今后还需做的工作。

  CdS/CdSe QDSSCs使用过渡金属元素掺杂FTO的对电极(FTO-Cu,FTO-Co,FTO-Ni,FTO-Fe,FTO-Zn),在AM 1.5 100 mW/cm2的光照下,FTO-Co作为QDSSCs的对电极,电池的光电转化效率为3.18%,进一步的长期稳定性(在室温条件下15天)实验表明,FTO-Co的对电极在QDSSCs中的稳定性最好。FTO-Cu,FTO-Ni,FTO-Fe,FTO-Zn用作对电极时电池的光电转化效率分别为2.59%,1.44%,2.58%,1.17%,Pt和FTO这两种对电极材料作为参照,电池的光电转化效率为2.15%,2.63%。

  丝网印刷的方法制备染敏太阳电池的光阳极,研究光阳极薄膜的厚度对染敏太阳电池性能的影响,本论文所制作的薄膜厚度为9 μm时,电池的光电转化效率最高,为7.49%。