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关键词： 池州学院   高分子材料与工程   高分子科学与工程  

摘要： 化学与材料工程学院于2010年创办了高分子科学与工程专业,招生历史虽然不长,但在全体师生员工的共同努力下,高分子科学与工程专业后来居上,逐渐形成了一套独具特色的人才培养体系,切实可行的课程设置

关键词： 染料敏化太阳能电池   TiO2   纳米结构   水热法   晶体劈裂  

摘要： 当今世界范围内各国共同面对两大严峻问题,能源危机和环境污染。新能源的应用与开发成为各国研究者研究的焦点,太阳能为清洁的可再生能源而成为新能源的研究重点,其中染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,简称DSSCs)具有成本低、制备工艺简单、理论光电转化效率高等优势,具有广阔的发展前景。在染料敏化太阳能电池中,纳米晶多孔薄膜是整个电池的核心,直接决定光电子的产生和传输以及染料的吸附能力,从而影响光电效率。本文通过对纳米TiO2的结构和形貌控制合成,研究了纳米TiO2的结构形貌对其在染料敏化太阳能电池性能的影响。具体研究结果如下:(1)由于一维的纳米结构材料能为电子传输提供直接通道并提高电子传输速率,有效地提高DSSCs的电荷收集效率,故通过控制反应时间制备出长径比在3.2到6.3之间的锐钛矿TiO2纳米棒,随着纳米棒长径比的提高,比表面积随之增大,TiO2多孔薄膜表面的染料吸附量随之提高,以长径比为6.3的TiO2纳米棒为光阳极制备的DSSC电池效率达到了7.51%。(2)使用表面活性剂TBAH作为晶面控制媒介、表面活性剂CTAB作为形貌控制媒介,通过控制CTAB/TBAH质量比来调控TiO2的形貌结构,成功制备出自分枝型的TiO2纳米棒,这种结构虽然没有明显提高染料的吸附量,但其多重纳米分枝结构为电子提供了多条传输通道,提高电子传输的能力,大大提高了DSSCs的Jsc,与基于P25 TiO2的DSSC比较,提升了24.5%,电池效率达到6.37%。(3)用一步水热法制备TiO2样品,以表面活性剂PEI作为形貌控制媒介,通过控制反应时间来调控产物的结构和形貌,合成花型TiO2纳米棒。研究发现随着反应时间的延长,中间产物消失且最终产物的形貌结构更为规整均匀,提高了TiO2的光散射能力和比表面积,70 h的样品的DSSC的效率达到7.29%,对比12 h的样品的DSSC效率(3.91%)提升了86.4%。

关键词： 染料敏化太阳能电池   二氧化钛光阳极   光电转换效率   水热法   电子传输效率  

摘要： 染料敏化太阳能电池(DSSCs)属于第三代太阳能电池,制作简单、成本低廉,适合大批量生产,具有很大应用前景。目前染料敏化太阳能电池最高光电转换效率为12.3%,相比于理论转换效率66%,有很大的提升空间,因此具有很大的潜力取代占目前太阳能市场90%的硅电池,引起了科学家的广泛关注和研究。在DSSCs中,影响光电转换效率的主要因素是入射单色光-电子转换效率(IPCE),IPCE主要由光捕获效率、电荷收集效率和电子注入效率三部分组成。光捕获效率主要与染料敏化剂的种类和光阳极上吸附的染料分子数量有关;电子收集效率受光阳极材料和电解质种类以及对电极催化活性等因素影响。电子注入效率主要与染料敏化剂和光阳极的能带结构有关,也与染料敏化剂在光阳极表面沉积状态有关。本文通过优化光阳极结构,提高电子传输速度,减小复合几率,提高电子注入效率,达到最终提高光电转换效率的目的。主要工作内容由两部分组成:1.利用ITO纳米颗粒的高电导率特性,设计一个DSSCs的有效光阳极结构。通过IPCE、电化学阻抗谱(EIS)和电流密度-电压(J-V)曲线测试表明:ITO纳米颗粒作为光生载流子电子阱提高了界面电荷传输效率,降低了光阳极与电解液界面之间的传输阻抗,增加了电池的光电转换效率。与不含ITO层的对比样品相比,含有ITO层的DSSCs光电转换效率提高了15.06%。2.γFe2O3属于宽禁带半导体氧化物,取一定比例的γFe2O3磁纳米颗粒与TiO2混合,制成TiO2/γFe2O3介孔光阳极,在染料敏化太阳能电池中作为电子传输层。磁化后的TiO2/γFe2O3光阳极能够产生一个20G左右的弱磁场,与没有被磁化的TiO2/γFe2O3光阳极DSSCs比较,该磁场能够使光电转换效率提高21.23%。通过EIS、PL光谱和调制光电压谱(IMVS)测试表明:磁场的存在降低了电池内部阻抗,增加了电子传输效率,有效抑制了电子在传输过程中的复合。而且剩磁能够引起钌原子中心电子的自旋耦合,进而促进电子从单重态转变到三重态,增加来自于激发态染料分子的电荷分离效率,从而提高电荷收集效率。

关键词： 染料敏化太阳能电池   有机染料   共敏化   吸收光谱   光捕获率  

摘要： 本文利用密度泛函(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT),研究了单一染料(C239、C259和修饰的C259(C259-N))以及共敏化染料(C239+C259和C239+C259-N)的电子结构和光学性能.结果表明,单一和共敏化条件下,新设计的含二噻吩并吡咯单元(DTP)的C259-N表现出与含环戊二噻吩单元(CPDT)的C259相近的光学性质.与单一染料相比,共敏化染料的光捕获率曲线未出现低谷,且在最大吸收处,其摩尔吸光率也有所提高.对共敏化染料/TiO_2复合物的研究表明,由3个O-Ti键和1个氢键形成的A共敏化模式下的共敏化体系稳定性较高,其中,含苯甲酸染料的垂直吸附一方面有利于染料/TiO_2界面的电子注入,另一方面可有效减轻界面的电荷复合.本文结果可为设计更加高效的有机共敏化剂提供理论依据.

关键词： 染料敏化太阳能电池   金属壳核纳米结构   表面等离子体共振  

摘要： 金属壳核纳米结构中表面等离子体共振效应,有利于增强染料敏化太阳电池光吸收,提高电池转换效率,是当前研究的一个热点。本文介绍了金属核壳结构在染料敏化太阳电池中应用的最新研究进展,总结了目前研究结论,分析了存在的问题,展望了今后的研究重点。

关键词： 染料索引   荧光增白剂   化学结构  

摘要： 通过进一步筛选和互联网搜索,又补充了部分有染料索引号的荧光增白剂的结构式或可能结构式,并核查了几支荧光增白剂的结构。

关键词： 染料敏化太阳能电池   空心球TiO2   片状TiO2   骨架结构   光电转化效率  

摘要： 以空心球状TiO2为基体、以片状TiO2为骨架,采用刮刀法制备了染料敏化太阳能电池的多孔TiO2光阳极薄膜。光电转化效率测试结果表明,当作为骨架支撑材料的片状TiO2含量为20wt%时,光阳极薄膜组装成太阳能电池的光电转化效率达到最高值4.53%,比商业P25制备的无孔无骨架TiO2薄膜电池(4.06%)及无骨架结构的多孔TiO2薄膜电池(4.17%)的性能均有显著提高。当片状TiO2的最佳含量为20wt%电池薄膜厚度为33μm时,太阳能电池光电转化效率进一步提升为7.06%。光电性能增强的原因是骨架结构有利于快速传输电子并增大染料吸附量。本研究通过设计制备具有骨架结构的多孔TiO2薄膜为提高染料敏化太阳能电池性能提供了新的思路。

关键词： D-A-π-A   太阳能电池   敏化剂  

摘要： D-π-A结构基于对分子内光生电子传输的增强作用而成为了敏化太阳能电池(dye sensitized solar cells,DSSCs)敏化剂设计的主要出发点.D-A-π-A结构的敏化剂是从D-π-A结构出发,在敏化剂的内部引入附加的吸电子基团作为内部电子受体而设计出来的,相比于传统的D-π-A结构敏化剂在性能上具有更大的优势.综述了2012年以来科学家对D-A-π-A结构敏化剂的分子设计及其在DSSCs中的应用性能的研究成果.

关键词： 天然染料   染料敏化太阳能电池  

摘要： 文章选择含长共轭烯烃结构天然染料藏花素、虾青素、番茄红素和β-胡萝卜素用于染料敏化太阳能电池(DSSC)的制备,研究了这些天然染料的分子结构与DSSC性能的关系。研究结果表明,含有极性基团(如-OH等)的天然染料(如虾青素和藏花素)制备的DSSC具有较好的光电转换效率,极性基团是天然染料分子吸附于二氧化钛表面并应用于DSSC制备的必要条件。利用藏花素制备的单个电池器件的开路电压为0.548 V,光电转换效率为0.32%,这在天然染料DSSC器件中,性能是比较高的。

关键词： 染料敏化太阳电池   复合光阳极   钛酸锂   光电转换  

摘要： 本研究探索了具有良好导电性能的多孔钛酸锂结构对传统氧化钛纳米晶光阳极的增强效果。以钛酸四丁酯、氢氧化锂为源,采用溶胶-凝胶结合溶剂热反应和高温烧结方法,制备了具有多孔结构的尖晶石型Li4Ti5O12纳米粉体;在表征其结晶性、微观形貌及孔结构的基础上,将其与Ti O2纳米晶浆料复合,制备复合光阳极,并详细考察了钛酸锂掺量、结晶性和孔结构等对电池光电转换性能的影响规律。结果表明:随热处理温度升高,Li4Ti5O12结晶性增强,晶粒尺寸明显增大,比表面积下降。掺入Li4Ti5O12粉体可以有效提高光阳极膜的染料负载量,降低Ti O2/染料分子/电解液界面的电子传输阻抗,从而明显提高复合光阳极的光电流密度(Jsc=13.91 m A/cm2)和开路电压(Voc=0.8 V)。Li4Ti5O12含量为1wt%的复合光阳极电池光电转化效率最好,达到7.011%,比纯Ti O2电池(效率:5.384%)提高30%。