摘 要

随着传统化石能源日渐枯竭以及对环境的高污染，清洁可再生的太阳能成为了研究可持续发展能源的一个新方向。染料敏化太阳能电池是可持续发展能源领域里一颗冉冉升起的新星，不仅所需材料成本低而且转化效率高，利润空间之大使其受到越来越多的关注。但它在各方面的使用率还是较低，所以为了更好的推广，现在最主要的研究方向就是寻找利用更加低廉的材料设备以及增加其在单位面积上对光能的转化量。

染料敏化太阳能电池吸收薄膜中必不可少的一种材料就是二氧化钛微球，因此试验如何形成不同构型的微球并探讨其在单位面积上转化光能的能力，是本文研究的重点之一。

基于此，本文介绍了合成二氧化钛微球的几种主流方法，并主要介绍了本文使用的合成方法-水热法。并对使用纯样品、P25和双层膜结构光阳极这三种不同的电池薄膜进行电池的光电性能表征，从而寻找相对高效的方法。

关键词：染料敏化太阳能电池 二氧化钛微球 光电转化效率

Preparation of Titanium Dioxide Microspheres and Its Application in Dye-sensitized solar cells

Abstract

With the depletion of traditional fossil fuels and the high pollution to the environment, clean renewable solar energy has become a new field for the study of sustainable energy development. Dye-sensitized solar cell is a rising star in the field of sustainable energy development because of the low cost of materials and the high efficiency of conversion, and the huge profit margins have attracted more and more attention. But in view of its low use rate，the main research direction is to find more affordable materials and equipment and increase its light energy conversion in per unit area in order to better promotion. Titanium dioxide materials are the most commonly used materials for dye-sensitized solar cell absorptive film. Therefore, it is one of the key points to study how to form microspheres with different configurations and explore their ability to transform light energy in per unit area. Based on this, this paper introduces several mainstream methods of synthetic titanium dioxide microspheres, and mainly introduces the synthetic method used in this paper - hydrothermal method. And the photoelectric properties of the battery were carried out by using three kinds of battery films, which were pure samples, P25 and double-layer structure photoanodes to find a relatively efficient method.

Key Words: Dye-sensitized solar cells Titanium dioxide microspheres Photoelectric conversion efficiency

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 文献综述 1

1.1太阳能电池的发展前景 1

1.2太阳能电池的分类 1

1.3二氧化钛概述 2

1.3.1二氧化钛微球的结构特征与基本性质 2

1.3.2二氧化钛微球的制备方法 3

1.4染料敏化太阳能电池 4

1.4.1结构 4

1.4.2工作原理 4

1.4.3主要性能评价参数 5

1.5论文的研究目的和研究内容 5

1.5.1研究目的 5

1.5.2研究内容 5

第二章 实验部分 7

2.1实验试剂及实验仪器 7

2.1.1实验试剂 7

2.1.2主要实验仪器 7

2.2实验步骤 8

2.2.1 水热法合成二氧化钛粉末 8

2.2.2光阳极的制备 9

2.2.3液态电解质的制备 10

2.2.4电池的组装 10

2.3 样品的表征 11

2.3.1二氧化钛材料的表征 11

2.3.2太阳能电池的电化学表征 11

第三章 实验结果与讨论 12

3.1二氧化钛微球的性能 12

3.1.1二氧化钛微球的表面形貌与结构 12

3.1.2纳米棒组装的二氧化钛微球的XRD图谱 13

3.1.3温度对形貌产生的影响 14

3.2光阳极的性能测试 16

3.2.1电池光电性能测试 16

3.2.2电池的J-V曲线 18

3.2.3光阳极的染料吸附量对比测试 19

3.3结论与展望 20

参考文献 21

致谢 24

第一章 文献综述

1.1太阳能电池的发展前景

经济社会的快速发展给人们的生活带来了日新月异的变化，在此过程中愈益凸显出能源的重要地位。在当今世界，人们使用的能源依然主要来自于对传统能源的利用。然而，像化石燃料一类的传统能源的总量是有限的，在相对较短的时间内是不可再生的，而在经济飞速发展的今天，能源的消耗量与日俱增使其总量不断下降甚至在不久的将来将会被我们消耗殆尽。为了解决这个问题，全世界的目光都投向了新能源的开发与利用。其中，太阳能作为一种可再生的绿色能源，拥有普遍性、无害性、巨大性以及长久性四大优点，符合能源可持续化发展的要求，是解决传统化石能源日益枯竭问题的最佳方向之一。当前，太阳能电池因为其具备的多种特性而被愈来愈多的人所青睐，尤其是它在将其自身转化成电能的过程中不仅操作简单高效而且对环境也做到了零污染^[1]。然而有一类太阳能电池因为其具备的多重优良属性而备受瞩目，那就是由染料敏化纳米晶制成的太阳能电池，低廉的材料加上它在单位面积上对光能极强的转化能力使其拥有极大的发展潜力^[2]。

1.2太阳能电池的分类

（1）硅太阳能电池

硅太阳能电池顾名思义就是以硅为主要材料所制成的，硅的主要特性就是具有半导体性能，而半导体又拥有光电效应的属性，因此可以利用这点来进行发电^[3]。

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