微纳结构的制备及其在太阳能电池中的应用以四氯化钛、去离子水、无水乙醇和盐酸为主要试剂，通过水热法实现纳米材料的制备。 通过调整试剂浓度、改变相同条件下的孵育时间、改变加入试剂的顺序，研究获得微纳结构的途径。 研究结果表明，制备微纳米结构的合适试剂加入顺序是先将无水乙醇与四氯化钛混合，搅拌均匀后加入去离子水，继续搅拌一段时间，最后加入盐酸搅拌。 所用溶液的比例为11.9%无水乙醇、5%四氯化钛、35.7%去离子水和47.4%盐酸。 将上述溶液放入150摄氏度的鼓风干燥箱中12小时，可以获得的微纳结构。 电池组装后光电性能测试表明，在此条件下得到的微纳结构电池性能也是。关键词，微观结构，光电性能，水热法

目录

1 简介 1

1.1 问题一

1.2微纳结构特点1

1.3微纳结构的制备工艺及基本应用1

1.4微纳结构在太阳能电池中的基本应用3

1.5 染料敏化太阳能电池的特性 3

1.6 染料敏化太阳能电池的基本原理 4

1.7 染料敏化太阳能电池的优化条件和发展现状 5

1.8 微纳结构在太阳能电池中应用的研究热点与进展 8

1.9 本课题的主要研究内容 9

2 实验部分 9

2.1 实验材料 9

2.2 实验设备 10

2.3 微纳结构提高电池光电性能的原理 10

2.4 实验方案 11

3 实验数据对比分析 12

3.1 改变顺序和比较 12

3.2 改变溶液的浓度 vs. 14

3.3 改变保持时间 vs. 15

3.4 电池组装与测试 18

结论 20

谢谢 21

参考文献 22

1 简介

1.1 提出的问题

随着科学技术的进步，越来越多的新材料层出不穷。 微纳米结构具有优异的性能，可应用于太阳能电池，引起了众多科学家和学者的关注。 探索微纳结构的制备新方法，实现高性能太阳能电池的制备成为研究热点，这也是当前纳米材料科学研究的前沿和热点。 目前国际上已知的制备方法有*51今日自由论文网| +问：^^

主要有以下几种：以Ti、N等为前驱体钛源，采用水热/溶剂热法和溶胶-凝胶法制备TiO2纳米材料，采用水热法在掺氟SnO2透明导电玻璃基板上制备TiO2纳米棒阵列[1]，采用阳极氧化法在钛箔上生长有序阵列的纳米管阵列[2]。 目前，微纳结构太阳能电池的光电转换效率已超过12%，与传统非晶硅光伏电池的效率非常接近，而且该方法生产工艺简单，成本仅次于硅太阳能电池。 约十分之一，制造工艺适合商业化大规模生产。

1.2 微纳结构特征

纳米材料具有优异的性能，在光催化降解环境污染物、光解水制氢、染料敏化太阳能电池等方面有重要应用。 具有微纳米结构的可以进一步优化其光学性能。 的微纳米结构化学稳定性好，介电常数等数据优良。 同时，它还具有一些特殊的性质，如表面效应、体积效应、量子尺寸效应等，吸引着人们对能量存储和转换的研究。 同时，还可以做到高效率、低能耗、不污染环境。 是一种用途广泛的功能材料。 这些特性使其成为制造超级电容器和太阳能电池的常用材料。

1.3 微纳结构的制备工艺及基本应用

1.3.1 水热法制备

纳米颗粒，纳米颗粒的粒径比较均匀，较小，大于其表面积，但由于颗粒表面密度高，其电子扩散系数小，导致其复合率增加，使得DSSC电池 光电转换效率降低。 水热法制备有序排列的纳米棒[3]，可以增加电极表面与染料分子间的结合力，电子的注入效率变高； 经过这种处理的阵列可以提高染料分子的吸附效率，从而提高电池的光电转换效率。

1.3.2 具有广谱响应的空心微纳米球的制备方法

将聚苯乙烯球形模板与四氯化钛水溶液混合，加入络合剂，转移至水热反应釜中； 将反应釜密封，放入预热的干燥箱中进行水热反应，用去离子水洗涤固体产物，最后在6070℃下干燥； 干燥后的固体产物经煅烧去除模板得到空心微纳米球。 本发明制备方法得到的材料在紫外-可见-近红外区具有广谱吸收特性，大大提高了光能的利用率，降低了对光源的要求，避免了紫外线对人体造成的危害和危害。 对有机材料的老化和破坏作用。

1.3.3 气相沉积法合成微纳米结构

气相沉积是将物质从气态沉积为固相的过程。 该方法主要是在基体表面形成一层薄膜，以改变基体的各种性能，包括光学性能、热学性能、电化学性能和机械性能等一系列性能。 目前，我们也可以用这种方法合成纳米材料。 气相沉积分为物理气相沉积和化学气相沉积。 前者在沉积过程中不发生化学反应，而后者则产生一系列的化学反应。 气相，简称CVD。 在这个过程中，我们通常先将物质加热成气相，然后才能将其沉积在物质的基板上。 例如，我们以钛酸异丙酯为前驱体，通过CVD直接合成直径为50～100纳米、长度为0.5～2微米的纳米棒。 同时，CVD法还包括热等离子体裂变法、静电喷涂水解法等方法。

1.3.4 微纳米结构的超声合成

在纳米合成方面，碳化物、氧化物和超声波都发挥着重要作用。 超声波的化学作用主要是能在液体中形成声孔，产生5000K的高温、1000atm左右的压力和快速升温、降温的条件。 总而言之，我们可以通过简单的操作，利用超声波的方法合成的微纳米结构。

1.3.5 微纳结构的基本应用

到本世纪，人们已经实现了微纳米结构的工业化生产，并将其应用于颜料、防晒剂、涂料等。

1972年，人们发现具有在紫外光下分解水的光催化特性。 基于这一性能，人们开始将其应用于光伏、光催化等各个领域。 通过对微纳米结构的各种应用和研究，发现它有两个主要应用：环境和能源应用。 当然，这些性能的表现不仅仅取决于自身的使用，还需要其他一些材料的共同作用才能产生。 代表性的是染料敏化太阳能电池中的染料和电解质溶液。

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