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n—TiO_2光阳极的制备及其光电转换研究

自从1972年F:,iishima及Honda(1)开始研究n一TIO:单晶半导体电极并且成功地用于光助分解水制氢以来,TIO:成为光电化学系统中最常用的光电极材料之一。但单晶制备困难,工艺要求高,成本昂贵。从一七十年代中期起,TIO:多晶薄膜电极逐渐被普遍应用,其制备方法也有多种,例如化学气相沉积法(CVD)(2),阳极氧化法(3),在煤气中灼烧钦片的直接热氧化法(4),等离子喷涂法(5)以及钦盐热分解法(6)等均是。我国自1977年以来,一也开始了n一TIO:多晶薄膜电极的研究(T,8,9)。本文目的在于找出一种最简单的制备多品TIOZ电极的方法以供进一步研究之用。实验结果表明,金属钦片在空气中于较低温度(60。℃)下直接氧化,再经活化处理后一可得到具有金红石结构的n一TIO:薄膜电极,其光电效应可与上述诸法所得电极相比拟。 本文还从测试n一T主O:薄膜电极平带电位,电流一电压曲线和光谱响应等三方面来研究该半导体电极的光电转...  (本文共10页) 阅读全文>>

《海南师范大学学报(自然科学版)》2018年01期
海南师范大学学报(自然科学版)

染料敏化太阳能电池掺杂光阳极的研究进展

由于不可再生能源终将枯竭,可再生能源越来越受到人们的重视.太阳能是一种可再生能源,其分布广泛、资源丰富、不污染环境,是一种清洁能源.自从O’Regan B等以纳米多孔Ti O2薄膜作为半导体电极取得突破性进展以来[1-2],染料敏化太阳能电池(DSSCs)的光电性能得到了很大的提高,其最高光电转换效率目前已突破13%[3].图1为DSSCs的结构图及工作原理图[4]:DSSCs的主要组成部分是涂敷在FTO(氟掺杂的Sn O2导电玻璃)上的半导体薄膜光阳极(Photoanode)、染料敏化剂(Dye)、电解质(Electrolyte)与对电极(Counter electrode).目前,虽然DSSCs的光电转换效率还不能与硅太阳能电池相比,无法满足商业化的需求,但是其工艺相对简单,价格低廉,制作成本仅为硅太阳能电池的十分之一至五分之一,成为较有前途的第三代太阳能电池.研究表明,半导体光阳极、染料、电解质和对电极[5]都有进一步优化...  (本文共6页) 阅读全文>>

《广州化工》2017年02期
广州化工

TiO_2反蛋白石结构光阳极结构改性及光电性能研究

近年来,染料敏化太阳能电池(Dye sensitized solar cells,简写为DSSCs)因其结构简单、成本低以及光稳定性好的优点而引起广泛关注[1-3]。传统上DSSCs的光阳极是由几十至几百纳米的Ti O2纳米晶颗粒烧结而成的多孔膜构成。虽然纳米晶结构的Ti O2光阳极有较大的比表面积,有助于吸附更多的敏化剂,但是其结构的无序性使得自由电子散射的几率加大,从而降低了电子迁移率和光电转换效率[4],因此,人们开始尝试利用具有一维或三维有序结构的Ti O2薄膜替代传统的Ti O2纳米晶,如Ti O2纳米管/线阵列[5-9]和Ti O2反蛋白石(Inverse Opal)结构等[10-14]。Ti O2反opal膜是一种由Ti O2骨架和直径相同的空气球构成的三维有序大孔材料,空气球呈面心立方排列且彼此连通。相比于传统的纳米晶Ti O2光阳极,其有序结构有利于电子的传输,其连通的孔状结构有利于敏化剂的吸附和电解液离子的传...  (本文共4页) 阅读全文>>

《广州化工》2014年02期
广州化工

染料敏化太阳能电池光阳极的研究进展

目前,能源和环境问题已经成为世界各国经济发展中急待解决的重大难题。1991年瑞士Grtzel教授以纳米多孔TiO2为半导体电极,电池的光电转换效率取得了7.1%的突破性进展,从而发展了一种新型的染料敏化TiO2纳米晶薄膜太阳能电池(简称DSSC,Dye-sensitized solar cells)[1]。从此,DSSC电池以其成本低廉、制备工艺和工艺的相对简单以及较高的理论光电转换效率,引起了广大研究者的兴趣[1-3]。经过二十多年的研究,已经将DSSC电池的转换效率提高到了15.4%,取得了较为显著的成果[4]。本文简单介绍了DSSC电池的结构和工作原理,着重评述了近年来DSSC光阳极的研究进展。1 DSSC结构及工作原理DSSC是将一种窄禁带半导体材料经过自组装或者表面修饰到另一种宽禁带半导体上所形成的器件[4]。DSSC主要由光阳极(负载染料的多孔半导体薄膜)、包含有氧化还原电对的电解液和对电极组成。DSSC中光生电子...  (本文共4页) 阅读全文>>

《上海交通大学学报》1987年04期
上海交通大学学报

n-TiO_2多晶薄膜光阳极的掺杂研究

扩展光电化学电池中n一TIO:光阳极的光谱响应是人们感兴趣的课题之一。一般通过掺入某些元素来达到此目的£’】“·“·‘。我们曾在多晶薄膜n一Tio:光阳极中成功地掺入了Y一Cr或La一Cr一”结果不仅能将其光谱响应从紫外区扩展到可见光区,而且还可提高其掺入Cr后的量子效率。在此基础上,我们改用更简单的制备方法,分别掺入某些金属元素(大都是过渡元素)或稀土元素,以及同时掺入这些金属元素和稀土元素,以求扩展其光谱响应,并通过其光电化学性能来阐明其光谱响应扩展的机理。一、实验部分 掺入的金属元素有Cr、Zn、Sr、Mo、Ag、Cd、pb、Hg、Co、Ni、Y、La、pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Yb、Y+Cr、Pr+Cr、Nd+Cr、Sm+Cr、Gd+Cr、Dy+Cr、Ho+Cr、Sm+Zn、Dy+Zn、Sm+Cd等,其中稀土元素(以R、E、表示)与非稀土元素(以M表示)之间的比例为l:4。 金属钦片(99 .99%)磨光...  (本文共10页) 阅读全文>>

南京大学
南京大学

Ta_3N_5光阳极微结构调控及光电化学水分解性能研究

光电化学水分解可一步实现太阳能至氢能的转化,是理想的太阳能转换存储途径。光电化学水分解电池由阳极、阴极、外电路及电解液组成,其中,阳极或阴极或二者同时由具有吸收太阳光、驱动水分解反应能力的半导体材料组成。光电化学水分解电池的基本工作原理为:(1)半导体光电极吸收能量不小于其禁带宽度的光子,产生电子-空穴对;(2)电子-空穴对在半导体空间电荷层内建电场作用下分离,电子迁移至阴极-电解液界面,空穴迁移至阳极-电解液界面;(3)电子、空穴分别参与水还原反应与水氧化反应。由此可知,光电化学水分解电池的转换效率受制于光电极的光吸收效率、光生电荷分离效率与表面电荷注入效率。Ta3N5的带隙为2.1 eV,吸收带边位于590 nm,具有15.9%的理论太阳能转换效率,是理想的光阳极材料。然而,目前Ta3N5光阳极的水分解性能受限于其载流子有效质量大(其电子/空穴在kx、ky、kz方向—即a、b、c轴方向—有效质量分别为2.70 m0/3.56...  (本文共133页) 本文目录 | 阅读全文>>