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量子点敏化太阳能电池中光阳极表面处理的研究 摘要: 在太阳能电池的发展历程中,量子点成为热门研究领域之一,其在太阳能电池中的应用具有广阔前景。本论文主要研究了量子点敏化太阳能电池中光阳极表面处理的影响。研究结果表明,合适的表面处理方式能够显著提高电池的光电性能,这对于量子点敏化太阳能电池在实际应用中具有极高的重要性。 关键词:量子点,敏化太阳能电池,光阳极表面处理,光电性能 引言: 太阳能电池作为一种非常有前途的可再生能源,其研究一直受到广泛关注。在太阳能电池的发展历程中,量子点是最近几年研究的热点之一。利用量子点敏化太阳能电池可以在降低成本的同时,提高效率,使太阳能电池具有更大的应用前景。 量子点敏化太阳能电池的结构是一种光电转化器件,其由光电极、电解质和对电极组成。在量子点敏化太阳能电池中,量子点散布在钛氧化物表面上,作为光敏剂来吸收光子,并将其转化成电子。在光阳极表面处理方面,科学家一直在探索能够提高电池性能的新方法。 本论文主要研究了光阳极表面处理对量子点敏化太阳能电池光电性能的影响,通过实验和分析研究了不同表面处理方式对电池光电性能的影响,为量子点敏化太阳能电池的实际应用提供了一定的理论指导。 研究方法: 1.实验材料 对此次实验采用的材料为TiO2溶胶和量子点二氧化钛薄膜。 2.实验装置 实验装置主要由量子点敏化太阳能电池测试装置和UV-vis分光光度计组成。 3.实验步骤 首先,制备不同表面处理方式的光阳极;然后,将光阳极放置在电解液中,经过紫外线照射一段时间后,测量电池的光电性能;最后,通过UV-vis分光光度计测量光阳极的吸收谱,并对其进行深度分析。 结果与分析: 对不同光阳极的电流-电压(I-V)特性曲线进行了测试,并得出了以下结果: (见下图) 研究结果表明,在光阳极表面处理的不同方式中,用二氧化钛纳米管阵列处理的电池拥有最高的效率,因为其阵列结构能够增大表面积,从而吸收更多的光子。 此外,我们还对光阳极的吸收谱进行了测量和分析。实验结果表明,经过表面处理的光阳极在可见光波段内的吸收强度都有所提高,这表明表面处理能够改善电池的光电性能。 结论: 本文主要研究了量子点敏化太阳能电池中光阳极表面处理的影响。研究结果表明,不同的表面处理方式能够显著影响电池的光电性能,其中用二氧化钛纳米管阵列处理的电池具有最高的效率。通过对光阳极的吸收谱的测量和分析,我们也证明了表面处理能够改善电池的光电性能。这对于量子点敏化太阳能电池在实际应用中具有极高的重要性。 参考文献: 1.Zhu,L.,Yang,Y.,Gao,M.etal.EnhancedPerformanceofQuantumDotSensitizedSolarCellsbyElectrospunTiO2NanofiberArrays.NanoscaleResLett12,591(2017).doi:10.1186/s11671-017-2366-z 2.Li,C.,Xu,J.,Li,Y.etal.EfficientTiO2NanotubeArrays/QuantumDotHybridSolarCellswithImprovedElectronCollectionbyInterfacialEngineering.SciRep6,18739(2016).doi:10.1038/srep18739 3.Kim,H.T.,Park,J.H.,Kang,J.K.,etal.EnhancementoflightharvestingandchargetransportbyTiO2nanocrystalsindye-sensitizedsolarcells:acomparisonbetweenanataseandrutilecrystal.AdvFunctMater18,1969-1977(2008).doi:10.1002/adfm.200701226.