《染料敏化太阳电池光阳极纳米纤维膜的制备及性能研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《染料敏化太阳电池光阳极纳米纤维膜的制备及性能研究（77页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师 的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰 写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：冢参翻 日期：纠年歹月7 日 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 jf I l f l l l lII r r l l l J l l lI Ifr lr Irrlff Y 2 0 5 12 9 8 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规
2、定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权浙江理工 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印 或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 学位论文作者签名： 日期：M 啤歹月7 保密口，在 不保密。 原铆 日 年解密后使用本版权书。 指导教师签名： 日期：砌1 年夕月 廓 7 日 l 浙江理工大学硕士学位论文 染料敏化太阳电池光阳极纳米纤维膜的制备及性能研究 摘要 本文利用旋涂预处理在掺氟二氧化锡( F T O ) 导电玻璃上沉积一层聚乙酸乙烯酯钛酸 异丙酯( P v A c 厂r i P
3、) 薄膜，再用静电纺丝在处理过的F r O 导电玻璃上制备了P V A c T i P 复 合超细纤维膜，经过高温烧结得到F T O - - 氧化钛( T i 0 2 ) 纳米颗粒层厂r i 0 2 纳米纤维层多 级结构电极。用热重分析( T G A ) 场发射扫描电镜( F E S E M ) 、X 射线衍射( X l m ) 、傅 里叶红外( F T - I R ) 和透射电镜( T E M ) 等表征获得的样品，结果显示，5 0 0 。C 烧结后，得 到的T i 0 2 纳米颗粒层由平均粒径约7 0n n l 锐钛矿组成，其厚度约为3 0 9 m ，厚度约为3 0 9 m 的T i 0
4、2 纳米纤维层由平均纤维直径约9 7 + 3 0n l n 锐钛矿组成。将这种有效面积为O 3 c m 2 的 电极应用于染料敏化太阳电池( D S S C ) ，结果发现，在光强1 0 0 m W c m “ 2 ，温度2 5 。C 下测 得的D S S C 的光电转换效率( 1 1 ) 为4 4 7 ( 此时短路电流密度( J s c ) 、开路电压( V o c ) 、 填充因子( F F ) 和在波长3 5 0 n m 处的入射单色光的光电能转换效率( I P C E ) 分别为O 7 0 0 V 、 1 0 6 m A c m 2 、6 0 2 和4 2 1 ) ，相比只含有T i
5、0 2 纳米颗粒膜的D S S C ，1 1 提高了1 4 0 。 在此基础上利用了盐酸表面处理T i 0 2 ，Z n 2 + 掺杂T i 0 2 和同轴静电纺Z n O 表面包覆T i 0 2 来优化T i 0 2 纳米纤维膜以提高其组装的D S S C 的光电性能。 当用不同浓度( O - - - 1 M ) 的盐酸处理T i 0 2 纳米纤维膜时，随着盐酸浓度的增加，其对 应的J s c 、V o c 、F F 、I P C E 和T 1 都是先增加后减小。其中，V o c 和F F 在盐酸浓度为0 1 M 时，达到最大值，分别为O 7 2 0 V 和6 0 9 ；在盐酸浓度为0 0
6、5 M 时，J s c 、在波长3 5 0 n m 处的I P C E 和q 达到最大，分别为1 1 1 m A c m 2 、4 6 3 和4 7 5 ，相对于未盐酸处理的T i 0 2 纳米纤维膜组装的D S S C ， 1 提高了6 2 6 。 用静电纺丝和热处理制备了不同含量( 0 5 ) 的锌离子( Z n 2 + ) 掺杂T i O ：纳米纤维。 结果表明，z n 2 + 的引入，使纤维直径稍微减小，对锐钛矿T i 0 2 的晶体结构几乎没有改变， 只延伸了T i 0 2 晶格的c ”轴。以z n 2 + 掺杂的T i 0 2 纳米纤维膜为光阳极膜的D S S C 的J s c 、
7、 V o e 、F F 、I P C E 和 1 都是先增加后减小，在Z n 2 + 含量为T r 的0 5 时，J s c 、V o c 和F F 、 在波长3 5 0 n m 处的I P C E 和q 都达到最大，分别为0 7 3 4 V 、1 1 1 m A c m ：、6 0 。3 、4 6 3 和4 9 1 ，相对未掺杂T i 0 2 纳米纤维膜组装的D S S C ，T l 提高了9 8 4 利用旋涂、同轴静电纺丝和5 0 0 。C 烧结，制备出多级结构电极，其中纳米纤维层是由 V o c 和F F 、 相对 膜的D S S C ， 浙江理工大学硕士学位论文 S y n t h e
8、 s i sa n dp r o p e r t i e so fn a n o f i b r o u sm e m b r a n ef o r d y e - s e n s i t i z e ds o l a rc e l l s A b s t r a c t T h eF T O t i t a n i a n a n o p a r t i c l e s t i t a n i a n a n o f i b r O U Sm e m b r a n ea sa l le l e c t o d ef o r d y e - s e n s i t i z e d s o l
9、 a rc e l l s ( D S S C ) h a sb e e nf a b r i c a t e d T h eT i 0 2 n a n o p a r t i c l e sf i l mw i t h t h i c k n e s so f3 0 J t mw a ss p i n - c o a t e do n t ot h ef l u o r i n ed o p e dt i I lo x i d e ( F T O ) c o n d u c t i n gg l a s s p r i o rt Oe l e c t r o s p i n i n gb y
10、u s et h ec o n c e n t r a t e dp r e c u r s o rs o l u t i o nt oi m p r o v et h eb o n ds t r e n g t h T h eT i 0 2n a n o f i e r sw e r ef a b r i c a t e db ye l e t r o s p u nt i t a n i u m ( I V ) i s o p r o p o x i d e p o l y v i n y la c e t a t e ( T i P P V A c ) f i b e r sa n ds
11、 u b s e q u e n tc a l c i n a t i o ni nh i g ht e m p e r a t u r e T h eT G A , F E - S E M ，X R D ， F T - I R , a n dT E Mw e r eu s e dt oc h a r a c t e r i z et h es a m p l e s A f t e rc a l c i n a t i o n sf o r3 0 m i na t5 0 0 “ C ， t h eo b t a i n e dn a n o p a r t i c l e sh a v ea
12、s i z eo fc a 7 0 h m ，a n dt h eo b t a i n e dn a n o f i b e r sh a v ea na v e r a g e d i a m e t e ro fc a 9 7 + 3 0r i m , w h i c ha r ec o m p o s e do fp u r ea n a t a s eT i 0 2p h a s e T h et h i c k n e s so f n a n o f i b o u sm e m b r a n c ew a sa b o u t3 0 p m T h eD S S Cw i t
13、 ha na r e ao f o 3 c m 2u n d e rs t a n d a r dt e s t c o n d i t i o n s ( 10 0 m W c m - 2 ，2 5 。Ca n dA M1 5 G ) s h o w e do p e n c i r c u i tv o i t a g e e ( V o c ) ，s h o r t c i r c u i t c u r r e n t ( J s c ) ，F i l lF a c t o r ( F F ) ，i n c i d e n tp h o t o n - t o c u r r e n
14、tc o n v e r s i o ne f f i c i e n c y ( 1 P C E ) ，a n d e n e r g y c o n v e r s i o n e f f i c e n c yn ) a r e0 7 0 0 V , 10 6 m A c m 2 ，6 0 2 ，4 2 1 ，a n d4 4 7 ， r e s p e c t i v e l y , a n dT lh a si m p r o v e db y14 O c o m p a r i n gt Ot h a to fD S S Cc o n t a i n i n gaT i 0 2 n
15、 a n o p a r t i c l e sm e m b r a n e H y d r o c h l o r i ca c i d ( H C I ) t r e a t m e n to fT i 0 2n a n o f i b r o u sm e m b r a n e ，z n ：+ d o p e dT i 0 2 n a n o f i b e r s ，a n dZ n Oc o a t i n gT i 0 2n a n o f i b e r sb yc o a x i a le l e c t r o s p i n i n gw e r ee m p l o
16、y e dt o i m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo fD S S C w i t hn a n o f i b r o u sm e m b r a n e T h ei n f l u e n c eo fh y d r o c h l o r i ca c i dt r e a t m e n to fT i 0 2n a n o f i b e r so n p e r f o r m a n c es h o w e dJ s c ， V o c ，F F , I P C E ，a n dqi n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gt h ec o n c e n t r a t i o no fh y d r o c h l o r i ca c i d ，r e a c h e da m a x
