公開號：101140957
一種基于二氧化鈦納米棒光散射薄膜電極的染料敏化太陽能電池，屬于太陽能電池制造技術(shù)領(lǐng)域。由光陽極、電解質(zhì)溶液和對電極三部分組成，其特征在于：所述光陽極依次包括與導(dǎo)電基底緊密接觸的第一層、與第一層接觸的第二層。其中第一層是由粒徑2～5nmTiO2微粒組成的致密TiO2薄膜層；第二層是由粒徑5～60nm的TiO2小顆粒與直徑6～11nm、長度90～450nm的納米棒組成的納米棒TiO2薄膜層，在紅光及近紅外波段(600～900nm)鏡面透射光強(qiáng)度顯著減弱，漫透射光強(qiáng)度增大。第一層的厚度為5～15nm，第二層的厚度為2～12微米。該種染料敏化太陽能電池光散射性能高，而且具有制備方法簡單、操作簡便的特點。
一種原位生長二氧化鈦薄膜電極的方法
申請專利號200710144450
一種原位生長二氧化鈦薄膜電極的方法，它涉及了一種二氧化鈦薄膜電極的制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有二氧化鈦薄膜電極制備方法存在制備成本高及制備的二氧化鈦薄膜與基體結(jié)合力差的問題。本發(fā)明的二氧化鈦薄膜電極按如下方法進(jìn)行制備：一、鈦片的預(yù)處理；二、通電；三、烘干、敏化；即得到原位生長的二氧化鈦薄膜電極。本發(fā)明制備的二氧化鈦薄膜電極具有成本低及制備的二氧化鈦薄膜與基體結(jié)合力好的優(yōu)點。
染料敏化二氧化鈦薄膜電極的制備及其光電性能研究
染料敏化TiO_2納米晶太陽能電池(DSC電池)是一種新型光化學(xué)太陽能電池,它制作工藝簡單、成本低和性能穩(wěn)定,并對環(huán)境友好,具有很好的應(yīng)用前景。它在太陽能電池研究上具有重要意義。本文通過溶膠—凝膠法制備了純TiO_2和摻雜TiO_2薄膜電極,利用XRD、SEM、熱重—差熱分析和紫外—可見吸收光譜對薄膜的晶型、表面形貌、相變溫度和光學(xué)性能進(jìn)行了研究。通過天然色素對薄膜電極進(jìn)行敏化,并對其光電性能進(jìn)行了測試。制備出了光電轉(zhuǎn)化率為1.01%的TiO_2薄膜電極。通過正交試驗,優(yōu)化溶膠—凝膠法制備TiO_2薄膜的工藝參數(shù),實驗結(jié)果表明,制備的TiO_2薄膜為銳鈦礦結(jié)構(gòu),在(101)面具有一定的擇優(yōu)取向:得出最佳配比為乙醇:鈦酸四丁脂:去離子水:二乙醇胺為70:12:1:4,該配比所制備的薄膜具有較好的光電性能。
二氧化鈦納晶光散射薄膜電極的制備方法
[申請?zhí)朷200510011523
摘要]本發(fā)明屬于染料敏化ＴｉＯ↓［２］納晶光散射薄膜電極以及光催化電極的制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種由球形造孔劑與ＴｉＯ↓［２］小顆粒膠體混合而成的ＴｉＯ↓［２］漿料溶液制備ＴｉＯ↓［２］納晶光散射薄膜電極的方法。所述電極包含導(dǎo)電基底以及由ＴｉＯ↓［２］漿料在基底上生成的納晶光散射薄膜。該種納晶光散射薄膜具有隨機(jī)鑲嵌分布在薄膜材料中的幾百納米空氣大孔結(jié)構(gòu)，光散射性能高，而且制備方法簡單，易于操作，特別適用于ＴｉＯ↓［２］納晶光散射薄膜電極的工業(yè)化生產(chǎn)制備。所制備的ＴｉＯ↓［２］納晶光散射薄膜電極可應(yīng)用于染料敏化太陽能電池及光電催化電極等領(lǐng)域。
二氧化鈦納晶光吸收增強(qiáng)型薄膜電極及其制備方法
申請?zhí)?專利號：200610112013
本發(fā)明涉及一種新型二氧化鈦納晶光吸收增強(qiáng)型薄膜電極及其制備方法。薄膜電極由導(dǎo)電襯底和位于其上面的包含第一層致密ＴｉＯ↓［２］薄膜層和第二層大孔ＴｉＯ↓［２］薄膜層的復(fù)合層共同構(gòu)成，第一層致密ＴｉＯ↓［２］薄膜層由粒徑２～５ｎｍ的二氧化鈦微粒組成，第二層大孔ＴｉＯ↓［２］薄膜層由粒徑５～６０ｎｍ的二氧化鈦微粒與直徑為８０－１５００ｎｍ的球形空氣大孔組成。該種薄膜電極中的二氧化鈦致密薄膜可以有效阻隔電解質(zhì)與導(dǎo)電襯底的電子復(fù)合，大孔光散射薄膜具有隨機(jī)鑲嵌分布在薄膜材料中的幾百納米空氣大孔結(jié)構(gòu)，光散射性能高。該薄膜電極的制備方法簡單，易于操作，特別適用于ＴｉＯ↓［２］納晶光吸收增強(qiáng)型薄膜電極的工業(yè)化生產(chǎn)。
一種二氧化鈦光催化薄膜的制備方法的技術(shù)專利參考
申請?zhí)枺?1112896
本發(fā)明公開了一種二氧化鈦光催化薄膜的制備方法，非凡是具有納米晶結(jié)構(gòu)的二氧化鈦光催化薄膜制備方法。本發(fā)明是用工業(yè)純鈦板或鈦箔置于電介質(zhì)溶液中作為電解池的一個電極，用另一個鈦板作對電極，進(jìn)行電化學(xué)氧化處理即獲得生長在鈦基材上的非晶態(tài)二氧化鈦薄膜，然后進(jìn)行加熱晶化處理，獲得納米晶結(jié)構(gòu)的二氧化鈦光催化薄膜。本發(fā)明的優(yōu)點是：工藝簡單、成本低和不受尺寸限制，并具有較好的均勻性和較高的催化活性。
主權(quán)利要求：
一種二氧化鈦光催化薄膜的制備方法，包括去油清洗器２、電解槽３、加熱爐４，其特征在于：工業(yè)純鈦板或鈦箔１經(jīng)去油清洗器２清洗后，放入電解槽３內(nèi)，電解槽３內(nèi)的溶液由磷酸鈉水溶液組成，磷酸鈉濃度為３０－６０ｗｔ％，溶液溫度控制在２０－４０℃，在鈦板或鈦箔１與對電極之間加５０－８０Ｖ電壓，經(jīng)保持５分鐘－２小時后，取出用水清洗，經(jīng)自然干燥，再放入加熱爐４進(jìn)行晶化熱處理，控制加熱爐４的溫度在１５０－３００℃，保溫５－１０小時，取出在空氣中自然冷卻。
一種制備硫化鎘量子點敏化多孔二氧化鈦光電極的方法
申請?zhí)?專利號：200710067777
本發(fā)明公開的制備硫化鎘量子點敏化多孔二氧化鈦光電極的方法，包括以下步驟：將表面活性劑水浴加熱使其熔化，加入正丁醇和環(huán)己烷，得到混合液；再向混合溶液中加入硝酸鎘和硫脲，溶解后加入去離子水，形成微乳液；將微乳液倒入反應(yīng)釜中水熱合成，反應(yīng)產(chǎn)物用乙醇反復(fù)清洗，真空干燥后倒入酒精，形成硫化鎘量子點的酒精溶液；用溶膠凝膠法或水熱結(jié)晶法制備二氧化鈦多孔膜；將二氧化鈦多孔膜先在草酸和巰基乙酸的酒精溶液中浸泡，然后放入硫化鎘量子點酒精溶液中浸泡，使量子點自組裝到二氧化鈦多孔膜的表面和空洞中。本發(fā)明制備方法簡單，原料成本低廉，采用本發(fā)明制得的光電極制備太陽能電池，電池的穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)化性能得到提高。
太陽能電池及關(guān)鍵技術(shù)研究
染料敏化TiO2太陽能電池(NPC型)是一種新型光電化學(xué)太陽能電池，它制作工藝簡單、成本低和性能穩(wěn)定，并且對環(huán)境沒有污染，具有很好的應(yīng)用前景，它在太陽能電池研究上具有重要意義。但是，如何進(jìn)一步的提高TiO2薄膜電極的性能和染料敏化電極的效果，從而提高光電轉(zhuǎn)換效率，達(dá)到實用化目標(biāo)，還需要解決一系列的問題。本論文系統(tǒng)探討了TiO2薄膜電極的制備工藝條件中不同的加水方式、攪拌時間、加入無水乙醇的量和薄膜厚度對電極光電性能的影響。分別從多種植物的葉子、花中提取了天然色素，從多種人工色素中篩選了三種，以此做為TiO2薄膜電極的敏化劑，制備了染料敏化的TiO2薄膜電極，測試了其光電性能。采用溶膠—凝膠法摻雜金屬離子到二氧化鈦薄膜中，并測定性能發(fā)現(xiàn)，摻雜金屬離子Zn2+的二氧化鈦薄膜電極的光電流比純二氧化鈦薄膜大的多。通過實驗證明，有機(jī)光敏染料敏化二氧化鈦薄膜制備太陽能電池是可行的。
陰極修飾對染料敏化TiO2太陽能電池性能的改進(jìn)
通過對染料敏化TiO2納米晶太陽能電池中陰極進(jìn)行修飾來提高電池的光電性能.結(jié)果表明:在陰極表面鍍上具有催化性能的白金、鎳或石墨均可提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率(IPCE)、短路電流、開路電壓和填充因子等性能.其中白金修飾陰極后,電池的性能較好,IPCE從7.59%升至48.32%,短路電流從0.91mA升至7.23mA,開路電壓從478mV升至571mV以及填充因子從0.09升至0.47.并給出用UV-3100型紫外可見分光光度計測定染料RuL2(SCN)2溶液的吸收光譜.
新型二氧化鈦納米管可以提高太陽能電池的光轉(zhuǎn)化效率
美國賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員在染料敏感太陽能電池中用二氧化鈦納米管陣列代替二氧化鈦納米微粒，以提高電池的光轉(zhuǎn)化效率。
據(jù)賓州大學(xué)克雷格•格芮姆教授介紹，他們采用非常短的負(fù)電極產(chǎn)生極高的光電流強(qiáng)度，振幅和各點吸收的光波長成正比。如果加長納米管的長度，仍能保持這個特性，就能打破理論的束縛，研制低成本、高效能的太陽能電池。
首先用摻雜氟的氧化鋅包被玻璃基質(zhì)，其次在玻璃基質(zhì)上噴涂500nm厚的鈦薄層，這種透明的基質(zhì)可以從電池的前側(cè)照進(jìn)陽光。然后在含氫氟酸和乙酸的電解液中在12伏的電壓下對薄層進(jìn)行陽極化處理。最后，研究人員在氧氣中對薄層進(jìn)行退火使之結(jié)晶。最終的二氧化鈦納米管陣列產(chǎn)品，管孔直徑46nm、厚17nm、長360nm。高度整齊的納米管陣列有顯著的電荷遷移和光觸反應(yīng)特性。
下一步，研究人員在氯化鈦溶液中處理納米管陣列以增強(qiáng)導(dǎo)電性。他們將納米管陣列浸在染料溶液中過夜處理，使其附著一層釕基染料。為制造染料敏感太陽能電池，科研人員還要加一種電解液和由噴涂鉑的導(dǎo)電玻璃薄片組成的反向電極。
在0.25平方厘米的激活區(qū)，這種太陽能電池產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度為7.87毫安每平方厘米，總體轉(zhuǎn)化效率是2.9％，比未用氯化鈦處理的納米管太陽能電池的效率高五倍。而且這種納米管比普通染料敏感電池所用的二氧化鈦納米微粒有更好的重組性能。
現(xiàn)在，研究人員正努力延長透明納米管陣列的長度。因為他們不能研制出厚度超過500nm的納米管陣列，所以長度還不能超過360nm，此外，科研人員還要找到一種鈦薄片沉積的簡便方法。
二氧化鈦納米管復(fù)合薄膜電極制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用
采用強(qiáng)堿水熱法合成二氧化鈦納米管,并與二氧化鈦納米顆粒混合作為染料敏化太陽能電池電極材料.當(dāng)納米管與納米顆粒按照1:1摩爾比混合時,經(jīng)過500℃燒結(jié)1h后,轉(zhuǎn)化成銳鈦礦晶型;平均孔體積0.30cm3/g,平均孔徑11.42nm,比表面積為105.58m2/g;電極對染料的吸附量達(dá)到4.85×10-8mol/cm2;電池的短路光電流密度8.70mA/cm2,開路光電壓0.76V,填充因子0.60,光電轉(zhuǎn)化效率3.96%.
納米二氧化鈦的水熱法制備及在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用
文摘：分別在鹽酸和冰醋酸溶液中水解鈦酸四正丁酯，得到前驅(qū)體，通過水熱法制備銳鈦礦型二氧化鈦納米晶體．以納米二氧化鈦為電子傳輸體組裝染料敏化電池。通過XRD、ICP、DRS、TEM、SEM和電池的光電性能測試，研究制備的二氧化鈦對電池光電性能的影響．結(jié)果表明，水熱反應(yīng)溫度對染料敏化太陽能電池光電性能有較大影響，在有機(jī)酸介質(zhì)中制備的二氧化鈦具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率．
染料敏化納米晶TiO2太陽能電池研究進(jìn)展評論推薦
摘要:介紹了染料敏化納米晶TiO2太陽能電池的結(jié)構(gòu)及其原理，對影響其光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵因素如納米TiO2膜、敏化染料、電解質(zhì)做了介紹。對各組成部分的研究現(xiàn)狀做了綜述，探討了研究的主要方向，并對各項研究的意義及基本原理作了評述，對今年DYSC所面臨的問題以及工業(yè)化的前景做了展望。此外論述了現(xiàn)代分析技術(shù)對DYSC電池研究的重要意義。對于DYSC的研究，染料是最重要的方面,TiO2膜的進(jìn)一步優(yōu)化對DYSC電池的整體性能的提高有重要的意義；固體電解質(zhì)的使用是必然的趨勢，是工業(yè)化的前提。
鋰離子電池正極材料高密度球形磷酸鐵鋰的制備方法
公開(公告)號：CN1635648公開(公告)日：2005.07.06
本發(fā)明公開了屬于能源材料制備技術(shù)領(lǐng)域的一種鋰離子電池正極材料高密度球形磷酸鐵鋰的制備方法。其制備方法是先將三價鐵鹽水溶液、磷源水溶液、堿水溶液反應(yīng)合成球形或類球形磷酸鐵前驅(qū)體，洗滌干燥后與鋰源、碳源、摻雜金屬化合物均勻混合，在惰性或還原氣氛保護(hù)下，經(jīng)過600-900℃高溫?zé)崽幚?-48小時得到磷酸鐵鋰。本制備方法制備出平均粒徑為7-12μm，振實密度可達(dá)2.0-2.2g/cm3，室溫下首次放電比容量可達(dá)140-155mAh/g的高堆積密度、高體積比容量的鋰離子電池正極材料球形磷酸鐵鋰。
權(quán)利要求書：
1.一種鋰離子電池正極材料高密度球形磷酸鐵鋰的制備方法，其特征在于：先將濃度為0.2-3摩爾/升的三價鐵鹽水溶液，濃度為0.2-3摩爾/升的磷源水溶液，濃度為2-10摩爾/升的堿水溶液混合，控制三價鐵鹽水溶液和磷源水溶液的流量，使Fe3+與PO43-等摩爾反應(yīng)；同時調(diào)節(jié)堿水溶液的流量，控制反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)液的pH值為1-5.5，反應(yīng)合成球形或類球形磷酸鐵前驅(qū)體，洗滌干燥后按磷源、鋰源與碳源中鋰∶鐵∶磷＝1∶1∶1(摩爾比)的用量，和摻雜金屬化合物中金屬元素的摻入量是鋰的0.005-0.02(摩爾比)的比例均勻混合，在惰性或還原氣氛保護(hù)下，經(jīng)過600-900℃高溫?zé)崽幚?-48小時得到球形磷酸鐵鋰。
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