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染料敏化太陽電池中新型光陽極的研究
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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物理電子學(xué) |
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關(guān)鍵詞
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ZnO|太陽電池 |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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80 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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Word |
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文件大小
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11800K |
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發(fā)布時(shí)間
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2010-06-10 21:37:00 |
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lj |
內(nèi)容簡介：
畢業(yè)設(shè)計(jì) 染料敏化太陽電池中新型光陽極的研究，共45頁，19306字
摘要
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，太陽能作為新能源，得到了廣泛的重視。目前各種新型太陽電池的研究工作緊緊圍繞如何提高光電轉(zhuǎn)換效率和降低生產(chǎn)成本展開。染料敏化太陽電池（DSSC）是光電化學(xué)太陽電池，染料敏化納米晶TiO2薄膜太陽電池是利用TiO2納米晶薄膜吸附染料作為敏化劑而制備的一種新型太陽電池。然而，在TiO2薄膜中存在著大量的表面態(tài)，束縛了電子在薄膜中的運(yùn)動(dòng)，使得電子在TiO2薄膜中傳輸?shù)臅r(shí)間增長。因此，需要探索其它半導(dǎo)體材料以取代TiO2材料。從材料特性上看，ZnO材料是最有希望取代TiO2材料的。另一方面，考慮到可以利用上轉(zhuǎn)換材料將近紅外光轉(zhuǎn)化為太陽電池能夠有效吸收利用的可見光，將稀土離子摻入到ZnO中，以便進(jìn)一步提高染料敏化電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
本文通過水熱法制備了ZnO材料，并對(duì)染料敏化電池的光陽極進(jìn)行了探索，得到的結(jié)論如下：
1.堿溶液的濃度對(duì)ZnO材料形貌的形成影響很大。通過SEM測試，發(fā)現(xiàn)當(dāng)加入少量的NaOH堿溶液時(shí)主要形成的是片狀結(jié)構(gòu)，繼續(xù)增加堿溶液的量時(shí)，生成的ZnO自組裝形成片狀花和棒狀花的形貌。在大量OH-離子存在的條件下，最終會(huì)形成棒狀結(jié)構(gòu)的ZnO。
2.測試結(jié)果表明，表面活性劑CTAB的加入有利于使ZnO生成花狀的形貌，同時(shí)，摻入一定量的CTAB可以使生成的ZnO納米花的花瓣更加濃密。濃密的花狀形貌有利于增加對(duì)染料的吸附和對(duì)光的吸收。
3.在ZnO中摻入稀土Er3+離子，研究證明當(dāng)摻入的Er3+離子在2%(摩爾比)的條件下時(shí)，能夠得到最強(qiáng)的光致發(fā)光。當(dāng)摻入Er3+離子的濃度過量時(shí)，會(huì)發(fā)生濃度淬滅現(xiàn)象，光致發(fā)光反而減弱。
4.通過Er3+和Yb3+稀土離子共摻，發(fā)現(xiàn)Er和Yb的摻雜比在2%、20%(摩爾比)條件下可以得到較強(qiáng)的光致發(fā)光，繼續(xù)增加Yb3+離子的含量時(shí)，發(fā)光強(qiáng)度不會(huì)有明顯的提高。
5.對(duì)比以不同形貌ZnO作為光陽極的染料敏化電池，結(jié)果表明：以花狀形貌ZnO作為光陽極的電池在對(duì)染料的吸附方面明顯高于以棒狀形貌ZnO作為光陽極的電池，能夠得到更好的光電轉(zhuǎn)換效率。
關(guān)鍵詞：ZnO，太陽電池，稀土離子，上轉(zhuǎn)換，十六烷基三甲基溴化氨（CTAB）
目錄
第一章緒論 1
§1-1太陽電池的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
§1-2上轉(zhuǎn)換材料研究和應(yīng)用情況 3
§1-3選題的目的和意義 4
§1-4主要研究內(nèi)容 5
第二章上轉(zhuǎn)換材料發(fā)光材料及表征 6
§2-1上轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光機(jī)制 6
2-1-1激發(fā)態(tài)吸收 6
2-1-2能量傳遞 6
2-1-3光子雪崩吸收上轉(zhuǎn)換 8
§2-2上轉(zhuǎn)換基質(zhì)材料的選擇 8
2-2-1氟化物 9
2-2-1氧化物 9
2-2-3鹵化物 9
§2-3上轉(zhuǎn)換材料的制備工藝 9
2-3-1高溫固相法 9
2-3-2溶膠-凝膠法 10
2-3-3水熱合成法 10
2-3-4共沉淀法 10
第三章ZnO材料的制備及其研究 11
§3-1樣品的制備 11
3-1-1實(shí)驗(yàn)所用試劑及儀器 11
3-1-2實(shí)驗(yàn)步驟 11
§3-2堿溶液的量對(duì)ZnO材料的影響 11
3-2-1堿溶液對(duì)材料晶向的影響 11
3-2-2堿溶液對(duì)材料形貌的影響 12
§3-3CTAB對(duì)ZnO的影響 15
3-3-1表面活性劑CTAB對(duì)材料晶向的影響 15
3-3-2表面活性劑CTAB對(duì)ZnO形貌的影響 15
3-3-3表面活性劑CTAB對(duì)ZnO材料 17
§3-4小結(jié) 18
第四章水熱法制備具有上轉(zhuǎn)換性質(zhì)的ZnO 19
§４-1樣品的制備 19
４-1-1實(shí)驗(yàn)所用試劑及儀器 19
４-1-2實(shí)驗(yàn)步驟 19
§４-２單摻Er對(duì)ZnO材料的影響 19
4-2-1Er3+離子濃度對(duì)材料晶相的影響 19
4-2-2Er3+離子濃度對(duì)材料光致發(fā)光的影響 20
§4-3Er,Yb共摻對(duì)ZnO材料的影響 21
4-3-1Er，Yb共摻對(duì)材料晶相的影響 22
4-3-2Er，Yb共摻對(duì)材料光致發(fā)光的影響 22
§4-4可能發(fā)生的上轉(zhuǎn)換過程 23
§4-5小結(jié) 24
第五章ZnO材料在染料敏化電池中的應(yīng)用 25
§5-1ZnO材料與染料敏化電池結(jié)合的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 25
5-1-1染料敏化太陽電池的結(jié)構(gòu) 25
5-1-2染料敏化太陽電池的工作原理 25
§5-2薄膜在染料中的浸泡時(shí)間對(duì)電池的影響 26
5-2-1電池的制備 26
5-2-2在染料中不同浸泡時(shí)間薄膜的光電特性 27
§5-3不同形貌ZnO對(duì)電池的影響 28
5-3-1ZnO薄膜的光電特性 28
5-2-3解吸附驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 29
§5-3小結(jié) 30
第六章結(jié)論 31
參考文獻(xiàn) 32
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