【正文】 …………………………………………………… 7 ? DSSC 的基本原理 ……………………………………………………………… 8 ? 基本概念 ……………………………………………………………………… 9 ? 第三章 納米晶 TiO2膜電極 ? 納米晶 TiO2膜 ……………………………………………………………… 10 ? 晶型和粒徑可控的納米 TiO2 的制備 ……………………………………… 11 ? 納米 TiO2 多孔膜的制備 …………………………………………………… 12 ? 電極的表面修飾 …………………………………………………………… 13 ? 第四章 染料敏化劑 和 電解質(zhì) ? 染料敏化劑 ………………………………………………………………… 14 ? 電解質(zhì) ……………………………………………………………………… 16 ? 第 五 章 論文的研究內(nèi)容和目標 ……………………………………… … 19 致謝 ……………………………………………………………………………… 21 參考文獻 ………… …………………………………………………………… 22 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 研究染料敏化納米晶太陽電池 緒論 太 陽 能 電 池的基本原理是某些物 質(zhì) 被光照射 時 其 電 子的 運動加劇 ；若 引導(dǎo)這些電子流經(jīng) 一 電路中的電位 ，即可得到 電 能。 比照太 陽 能 電 池， DSSC「染料敏化太 陽 能 電 池」有不少的 優(yōu)點 ，如下 : 其一，感光 顆 粒 涂 布在 陽極 上的厚度 僅約 在微米尺度。另外 ,由此所帶來的環(huán)境污染 ,也正在威脅著人類賴以生存的地球。 太陽能電池的工作原理 當(dāng)表面蒸發(fā)一層透光金屬薄膜的半導(dǎo)體薄片被光照射時，在它的另一側(cè)和 金屬膜之間將產(chǎn)生一定的電壓，這種現(xiàn)象稱為光生伏打效應(yīng)，簡稱光伏效應(yīng)。半導(dǎo)體 Ｐ — Ｎ 結(jié)的界面附近，電荷積累形成的阻擋層（ 耗盡層）中有一個強電場，場強方向由 Ｎ 區(qū)指向 Ｐ 區(qū)。 (3)有機 /聚合物太陽能電池 。而九十年代發(fā)展起來的染料敏化納米晶二氧化鈦 (TiO2)太陽能電池（ DSSC）的優(yōu)點在于它廉價的成本和簡單的工藝及穩(wěn)定的性能 ,已成為傳統(tǒng)太陽能電池的有力競爭對手。 TiO2的禁帶較寬，不能直接太陽的可見光，于是在上面附著一層對可見光吸收良好的染料作為光敏劑。一旦光子進入大氣層，它們就會由于水，二氧化碳，臭氧和其他物質(zhì)的吸收和散射，使連續(xù)的光譜變成譜帶。時，為 。 電路 處于開路（即外電阻為無窮大）時的光電壓稱為開路光電壓。為了提高光捕獲效率和量子效率 ,可以將半導(dǎo)體二氧化鈦納米化、多孔化、薄膜化。如果在其表面吸附單分子層光敏染料 ,由于納米晶具有非常大的比表面積 ,可以使電極在最大波長附近光的吸收達到 100 %。造成這些結(jié)果的主要原因是 ,小孔吸附染料后 ,剩余的空間很小 ,電解質(zhì)在其中擴散的速度將大大降低 ,因此電流產(chǎn)生效率也將下降。在這些半導(dǎo)體材料中，二氧化鈦性能較好，主要表現(xiàn)在：作為光電極穩(wěn)定性很好、價格便宜、制備方法簡單、抗腐性能良好而且無毒。是以鈦酸酯為 原料 ,加入溶劑，水，催化劑等 ,通過水解與聚合反應(yīng)制得溶膠凝膠液 ,然后經(jīng)過干燥焙燒后制得二氧化鈦薄膜。 在多孔膜電極表面 ,由于有染料的存在 ,并且染料直接接觸多孔膜電極表面 ,因而情況十分復(fù)雜 ,其中多孔膜表面最大的電荷復(fù)合來自 TiO2 表面電子與電解質(zhì) I3的復(fù)合。實驗結(jié)果表明，能有效提高電池的開路電壓。 1985 年 ,Gratzel 等人首次將敏化劑 Ru(dcbpy)32+敏化到納米晶TiO2電極上 ,得到了當(dāng)時最高的光電量子效率 44%。 除了釕的多聯(lián)吡啶絡(luò)合物系列染料外 ,其他幾類染料也具備一定的應(yīng)用價值和潛力。電解質(zhì)中還原劑必須能迅速地還原染料正離子，而自身還原電位要低于電池電位。 Wang 等人報道了采用超聲分散的方法以平均粒徑為 12nm 的 SiO2 納米粉末膠凝 MPII 離子液體基電解質(zhì) ( I2, N甲基苯并咪唑 )得到了離子液體基準固態(tài)電解質(zhì)電池。但目前應(yīng)用較為成功的為含酰胺鍵和長脂肪鏈的有機小分子。 在離子液體聚合物膠凝劑中，偏氟乙烯和六氟丙烯的共聚物 (PVDFHFP)較 具有代表性。 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 第 五 章 論文的研究內(nèi)容和目標 本論文介紹了染料敏化納米晶太陽能電池的發(fā)展歷程、結(jié)構(gòu)、工作、原理和影響其光電轉(zhuǎn)換效率的因素，可以看出，染料敏化納米晶太陽能電池已成為研究的熱點，并取得可喜的成就，其發(fā)展?jié)摿Σ豢晒懒俊? 我們通過在磁控得到的膜上再涂覆不同膜厚的納米晶膜 ,找到最佳的膜厚 ,并爭取得到一個較為穩(wěn)定的涂覆方法和環(huán)境 .以此再研究準固態(tài)的高分子電解質(zhì)。并在體系中加入不同比例的納米 TiO2粒子。 偉人、名人為我所崇拜。戴松元 。新一代固態(tài)納晶染料敏化太陽能電池電解質(zhì)研究進展 [J]。20xx 年 [6] 林 永生 , 吳振奕 , 詹夢熊等 . 球烯配合物的研究進展 . 化學(xué)通報 , 1996, (9):5～ 9 [7] 陳健 , 黃祖恩 , 蔡瑞芳 . C60鈀 (0)金屬有機化合物的合成 . 科學(xué)通報 , 1994, (7): 671 棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 畢業(yè)論文（設(shè)計）成績 評定 表 姓 名 王雪 學(xué) 號 20xx03010322 專業(yè) 應(yīng)用化工技術(shù) 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 研究染料敏化納米晶太陽電池 指導(dǎo)教師評價 ： 建議成績 ： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 評閱教師評 價 ： 建議成績 : 評閱教師簽名： 年 月 日 答辯小組評 價 （未參加答辯的不填寫）： 建議 成績 : 答辯小組 組長 簽 名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文） 總評成績 （ 優(yōu)、良、中、及格、不及格 ）： 系（部）主任： 年 月 日 。20xx 年 06 期 [3] 曹怡，張建成 .光化學(xué)技術(shù) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx： 127－ 128 [4] 張金龍，陳峰，何斌 .光催化 .上海：華東理工大學(xué)出版社， 20xx： 8485 [5] 何宇亮 ?；瘜W(xué)進展 。 你們 治學(xué)嚴謹，學(xué)識淵博，思想深邃，視野雄闊，為我營造了一種良好的精神氛圍。提高電池的短路電流和轉(zhuǎn)換效率。 本論文正是順應(yīng)太陽能電池的最新發(fā)展趨勢，抓住 DSSC 電池存在的一些問題，棗莊職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 通過改進優(yōu)化實 驗條件，使電池性能得到提高。 （２）界面特性： TiO2與染料之間，染料敏化劑和電解質(zhì)之間， TiO2與導(dǎo)電玻璃之間等都存在界面問題，因此需要對界面之間的電子注入和傳輸機理進行研究。 Wang等用 PVDFHFP 作為膠凝劑 ,膠凝低粘度的離子液體 MPII電解質(zhì) ,得到了以 Z907 為染料的離子液體基準固態(tài)電解質(zhì)電池。 Wtaru 等用含有酰胺鍵和長脂肪鏈的分子作為膠凝劑 ,膠凝離子液體。 說明在離子液體中加入納米粉末膠凝劑形成準固態(tài)的電解質(zhì)，基本上不影響太陽電池的性能。 Gratzel 等采用的 LiI /Ｉ 2 乙睛復(fù)合電解質(zhì)溶液，金屬釕吡啶配合物光敏化劑的太陽能電池，電池總轉(zhuǎn)化效率高達 ％。 (2)復(fù)合染料；為了最大限度的吸收可見光，近紅外光波段的太陽光能 ,除了研究像釕的多聯(lián)吡啶絡(luò)合物那樣的全黑染料以外，還有一種途徑就是把兩種或多種在不同光譜段有敏化優(yōu)勢的染料嫁接在一起 ,形成一種綜合了各種嫁接染料優(yōu)勢在可見，近紅外全波段均有較強光響應(yīng)的復(fù)合染料。 1990 年 合成了 [Ru(bpy)2(CN)2]2Ru(bpy(COO)2)22,這種新穎染料1991 年 被 Gratzel 用于敏化 10?m 厚的納米 TiO2 電上 ,最大光電量子效率達到 100%,在模擬光源下電池的光電轉(zhuǎn)化效率達到了 7%。 導(dǎo)電玻璃與電解質(zhì)之間存在著較強的電荷復(fù)合 ,為了降低這種電荷復(fù)合 ,目前采取的方法主要有兩種 : 一．通過 在導(dǎo)電玻璃上涂抹一層粒徑細小的 TiO2層 ,導(dǎo)電玻璃表面經(jīng) TiCl4水解形成一層細小 TiO2能明顯提高光電壓和光電流 ,降低導(dǎo)電玻璃與 I3的復(fù)合 。