研究目的
研究过渡金属(镍、锆和铁)掺杂二氧化钛光电极对染料敏化太阳能电池(DSSCs)性能的影响。
研究成果
掺杂Zr的TiO2提高了光催化性能和染料敏化太阳能电池(DSSCs)的效率,最高效率达到0.020%。研究表明,Zr掺杂能增强基于TiO2的DSSCs的性能,显示出在太阳能转换中进一步优化和应用的潜力。
研究不足
该研究的局限性在于所用过渡金属浓度较低,未能显著改变TiO2的晶体结构。掺杂导致粒径增大,可能影响光催化活性。染料敏化太阳能电池的效率相对较低,表明材料合成和电池设计仍有改进空间。
1:实验设计与方法选择
本研究采用溶胶-凝胶法合成未掺杂及金属掺杂的TiO2纳米颗粒,该方法因其操作简便和重现性好而被选用。采用刮涂法在FTO玻璃表面沉积薄膜。
2:样品选择与数据来源
样品包括纯TiO2以及掺杂10%浓度Ni、Fe和Zr的TiO2。表征技术包括动态光散射(DLS)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜/能谱分析(SEM/EDX)和紫外-可见光谱(UV-Vis)。
3:实验设备与材料清单
使用四异丙醇钛(TTIP)、六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)、六水合三氯化铁(FeCl3·6H2O)、八水合氯氧化锆(ZrOCl2·8H2O)、乙醇、乙酸、异丙醇和蒸馏水。设备包括XRD(马尔文帕纳科)、紫外-可见分光光度计(U-0080D,日立)、扫描电镜(卡尔蔡司EVO-LS10)和吉时利2400数据记录系统。
4:实验步骤与操作流程
合成过程包括将TTIP与异丙醇混合,加入乙酸和乙醇,90°C干燥,450°C煅烧。采用刮涂法在FTO玻璃上沉积薄膜,400°C退火后浸泡于N719染料中。
5:数据分析方法
光伏性能通过J-V曲线分析。光催化活性通过紫外光下降解亚甲基蓝评估,降解率采用朗伯-比尔定律和Langmuir-Hinselwood方程计算。
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