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TiO2纳米团聚体的制备及在太阳电池中的应用

苏燕 , 赵颖 , 蔡宁 , 孙建 , 魏长春 , 远存达 , 李媛 , 纪伟伟 , 杨瑞霞 , 熊绍珍

人工晶体学报

利用钛酸四丁酯水解反应,结合溶胶-凝胶与水热处理法制备了TiO2纳米团聚体.以该团聚体制备染料敏化太阳电池的光阳极,不但可以保持纳米粉体高比表面积的优点,同时可以提高对太阳光的散射率,简化电池制备工艺.本文研究了水解pH值对粉体物理性质、电池效率的影响规律.结果表明,水解的pH值对TiO2纳米粒子的尺寸、分布以及染料敏化太阳电池光阳极的显微形貌、电池光电特性都有很大影响.当pH值为1时,制备的电池效率最高达到5.77%(Jsc=15.04 mA/cm2,Voc=0.73 V, FF=0.53).

关键词: pH值 , 散射率 , TiO2纳米团聚体

染料敏化太阳电池工艺参数的优化

远存达 , 蔡宁 , 赵颖 , 孙建 , 魏长春 , 苏燕 , 李媛 , 纪伟伟 , 张存善 , 熊绍珍

人工晶体学报

染料敏化纳晶TiO2薄膜太阳电池的性能受TiO2浆料组成、薄膜厚度、烧结工艺、染料浸渍时间、导电玻璃类型以及电极处理工艺等因素影响是很明显的.通过对上述各工艺参数的研究,探讨了它们对电池性能的影响规律,获得了最佳的工艺参数组合.

关键词: 染料敏化 , 太阳电池 , 工艺参数

TiCl4处理对TiO2薄膜显微结构以及染料敏化太阳电池性能的影响

远存达 , 赵颖 , 蔡宁 , 苏燕 , 李媛 , 纪伟伟 , 张存善 , 熊绍珍

人工晶体学报

本文通过粉末涂敷法制备了纳米TiO2多孔膜,并用40 mM的TiCL4水溶液对多孔膜进行了表面处理,发现TiCl4处理对多孔薄膜的显微结构有重要影响.通过纳米TiO2多孔膜的表面形貌分析,发现TiCl4处理降低了薄膜因高温烧结而出现的"龟裂"现象,同时薄膜中微空洞数量增加,分布更均匀,进而显著提高了染料敏化太阳电池的光电转化效率.

关键词: 染料敏化 , 太阳电池 , 纳米TiO2多孔膜

高比表面纳米二氧化钛胶体、多孔电极及DSC电池的制备

苏燕 , 赵颖 , 蔡宁 , 远存达 , 李媛 , 纪伟伟 , 杨瑞霞 , 熊绍珍

人工晶体学报

以钛酸四丁酯为前驱物,冰醋酸为水解抑制剂,浓硝酸为胶溶剂,结合溶胶-凝胶与水热处理法成功制备了具有高比表面积的纳米二氧化钛胶体.除水、酸后,浓缩并添加有机粘结剂制成了纳米TiO2浆料.刷制多孔电极并组成电池后测试了其光电特性.调整胶溶剂-浓硝酸的添加量,制备了具有不同颗粒大小、晶型、比表面积的TiO2纳米颗粒.为了提高多孔薄膜的光散射效应,在浆料中添加了400 nm TiO2粉体,研究了其掺入量对电池特性的影响.结果表明,当硝酸加入量为 1 mL、掺入20%大颗粒TiO2时,制备的电池效率达到4.19%(Jsc=8.32 mA/cm2, Voc=0.76 V, FF=66.31%).

关键词: 染料敏化 , 太阳电池 , 比表面积 , 水热法

绒面结构ZnO薄膜及其表面处理

陈新亮 , 薛俊明 , 张德坤 , 蔡宁 , 张晓丹 , 赵颖 , 耿新华

人工晶体学报

本文制备出(110)峰取向的绒面结构MOCVD-ZnO:B薄膜并提出CH3COOH湿法刻蚀的表面处理技术.研究表明,绒面结构ZnO:B薄膜具有"类金字塔"晶粒形状;处理前后ZnO:B薄膜的微观结构,方块电阻和光学性能变化不大.适当的表面处理有助于使薄膜表面趋于柔和,有望改善ZnO/Si界面特性,从而应用于μc-Si薄膜太阳电池.

关键词: MOCVD , 绒面ZnO薄膜 , 湿法刻蚀 , 太阳电池

Triton X-100对染料敏化太阳电池性能影响的研究

张苑 , 蔡宁 , 赵颖 , 赵大伟 , 刘广陆 , 纪伟伟 , 杨瑞霞

影像科学与光化学

采用无水相体系的胶体通过丝网印刷工艺制备TiO2薄膜电极,研究发现曲拉通(Triton X-100)可以明显改变TiO2电极显微结构,且对染料敏化太阳电池的性能影响显著.过少或过多的曲拉通都将导致开路电压、短路电流、填充因子以及效率的降低.由3 g P25粉末配制的胶体中,曲拉通适宜的加入量约为0.8 mL.

关键词: 染料敏化太阳电池 , TiO2薄膜 , Triton X-100 , 丝网印刷

Eu2+在Sr4Al14O25基磷光体中能量传递行为的研究

林元华 , 南策文 , 王海峰 , 陈德朴 , 蔡宁 , 王建飞

稀有金属材料与工程

合成了3种不同Eu掺杂量的Sr4Al4O25:Eu2+,Dy3+发光粉体,发现当Eu掺杂量低于0.012 mol时,发射光谱中存在2个主发射峰,分别位于407 nm和494 nm.随着Eu掺杂浓度增加,407 nm发射峰逐渐消失,而494 nm主发射峰增强.结合Sr4Al14O25晶体结构和激发-发射光谱,建立了2种Eu发光中心之间的能量传递模型,对实验现象进行了合理的解释.余辉衰减曲线测试结果表明,3种磷光体试样均具有长余辉性能,尤其Sr3.95Al14O25:Eu0.012,Dy0.024试样,其余辉时间在人眼可视亮度水平可持续20 h以上.

关键词: 磷光体 , 能量传递 , 发射光谱 , 长余辉

掺杂量对ZnO陶瓷靶材性能影响的研究

赵静 , 刘丽杰 , 蔡宁 , 薛俊明 , 赵颖

人工晶体学报

以ZnO、Al2O3粉体为原料,采用常压烧结方法制备高导电性ZnO: Al陶瓷靶材,并系统研究了Al掺杂量对该靶材的晶体结构、微观形貌以及电学特性的影响.结果表明:Al2O3掺杂量是影响ZnO陶瓷靶材导电性的重要因素之一.随Al: Zn原子比从0: 100变化至8.0: 100,电阻率呈现先递减后递增的规律.当Al: Zn原子比为4.0: 100时,所制备的ZnO陶瓷靶材电阻率最低,为4.1×10-3 Ω·cm;当Al掺杂量超过某一数值后,将导致锌铝尖晶石相(ZnAl2O4)的生成,从而使材料的电阻率升高.为了获得高导电性能的ZnO靶材,必须精确控制Al的掺入量,以防止锌铝尖晶石的生成.

关键词: ZnO , 掺杂 , 电学特性

铝镇静钢汽车板中碳化物定量分析方法

鞠新华 , 温娟 , 崔桂彬 , 孟杨 , 郝京丽 , 蔡宁

物理测试

研究了铝镇静钢汽车板中碳化物的金相法和EBSD法的定量分析技术.研究结果表明:金相法需要首先使用特殊的浸蚀剂将碳化物着色,然后利用金相软件对着色后的组织照片根据灰度分布进行碳化物含量的定量分析;EBSD法是利用EBSD技术根据扫描的花样质量分布进行碳化物含量的定量分析.金相法简单快捷并且误差小,EBSD法耗时且误差大.

关键词: 碳化物 , 着色 , 定量分析

木材陶瓷化反应机理的研究

蔡宁 , 马荣 , 乔冠军 , 金志浩

无机材料学报

研究了木材制备SiC陶瓷的反应过程及熔融硅与多孔木炭反应的机理.结果表明,木材制得的SiC陶瓷的最终组织取决于渗硅处理温度.较低温度下形成碳化硅多孔材料,较高温度下形成 Si/SiC复相致密材料.分析指出,木材制备 SiC陶瓷中 Si/C反应的大致过程为:熔融硅沿木炭毛细管壁上升,同时与接触的碳反应形成碳化硅,碳化硅层不断向碳层推进直至多孔碳骨架完全转化为碳化硅.生成的碳化硅在反应后期会发生再结晶,最终组织形态表现为多边形大颗粒碳化硅分布在自由硅基体上.

关键词: 木材 , reaction mechanism , microstructure , silicon carbide

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