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[硕士论文] 杨阳
机械工程;机械电子工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:近年来纯电动汽车技术虽然越来越成熟,但是仍然存在着许多急需解决的问题,如纯电动汽车的续航里程、电池的使用寿命以及电池的能量利用率等,而目前解决这些问题的主要方法是设计高效合理的电池管理系统(Battery Management System,BMS)。估计电池荷电状态(state of charge,SOC)是电池管理系统最基本也是最重要的功能之一,SOC估计的精度关系着整个电池管理系统性能的好坏。本文以2000mAh的三元动力锂离子电池作为研究对象,分析了扩展卡尔曼滤波(EKF)估计SOC的优缺点,并在此基础上以提高SOC估计精度为目标,对SOC估计进行了研究,主要研究内容及成果如下:
  (1)对锂离子电池的工作原理进行了分析,并通过实验对温度、充放电倍率等几个影响SOC估计的因素进行了分析。
  (2)通过对几种典型的等效电路模型的分析比较,确定以Thevenin等效电路模型作为本文锂电池的电池模型;通过试验确定了SOC与开路电压的函数关系,并研究了电池等效电路模型参数辨识,分别采用两种不同参数辨识方法辨识电池模型参数,即离线参数辨识和基于递推最小二乘算法的在线参数辨识,最后通过试验,分别对两种参数辨识方法所建立的电池模型进行了分析对比,试验结果表明,基于带遗忘因子的递推最小二乘算法在线参数辨识所建立的电池模型精度更高。
  (3)分析了Kalman滤波算法原理,并总结分析了EKF算法估计SOC的优缺点。针对EKF算法估计SOC过程中会引入线性化误差导致估计精度降低的缺点,提出采用IEKF算法来降低EKF估计过程中线性化误差带来的影响,并采用了Levenberg-Marquardt方法对IEKF算法迭代过程中的误差协方差进行修正,以保证IEKF在迭代过程中估计误差一致减小。最后通过仿真试验对LM-IEKF算法估计SOC进行了验证,将估计结果与EKF估计结果进行了比较,发现LM-IEKF算法估计SOC的精度更高。
  (4)考虑到电池模型的精度和电池系统的过程噪声和测量噪声的统计性都对EKF估计SOC有较大影响,为减小这两方面对SOC估计带来的影响,从而提高SOC估计精度,提出了采用鲁棒性更好的H∞滤波估计电池SOC,并通过仿真试验研究分析了H∞滤波估计锂电池SOC的性能,并将估计结果与EKF的估计结果进行了对比,经过分析发现H∞滤波估计锂电池SOC的结果精度优于EKF,且鲁棒性也更好。
[硕士论文] 徐慷
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:太阳能是当前各类新能源中最具优势的可再生能源。硅基太阳能电池历史悠久,技术成熟,是最主要的光伏器件。如何提高太阳能电池的光电转换效率是解决其应用成本的关键所在。而提高电池的光吸收率,尽大限度地利用光能是当前需要克服的技术难题。因此,各种不同的陷光结构成为了科研学者们追逐的热点。
  本学位论文基于国内外太阳能电池研究进展,针对目前主要存在的提高电池光吸收的关键问题,利用表面等离激元效应研究了硅基材料表面各种陷光结构的光学特性。在硅基材料表面设计了两类提高光吸收的结构,即金属纳米光栅和金属银纳米球,系统研究了三种陷光结构对非晶硅薄膜电池光吸收特性的影响,并得到优化后的结构参数。
  1、在非晶硅薄膜电池表面设计银纳米光栅,分别通过TM波、TE波与TEM波垂直入射电池表面,研究了不同结构参数对光吸收影响并进行优化。确定出不同应用条件下最佳的几何参数。优化后电池吸收光子数为参照电池的92%。
  2、利用表面等离极化激元效应,研究了背表面置Ag纳米光栅,设计了三角柱状与矩形长方体状银纳米两种结构。研究分析了周期、半径、材质与面积对电池光吸收的影响并进行优化。结果表明银纳米光栅比铝纳米光栅具有更高的吸收率。两种结构中,矩形长方体纳米光栅光吸收率最高,较参照电池提高了104%。并对入射光角度的敏感度也得到了改善。
  3、基于局域表面等离激元共振,对比了不同分布方式布置银纳米球电池的光吸收效果。分析了前表面分布、前后表面同位与交错分布。结果表明,半径、周期与分布位置均对硅薄膜光吸收有影响。三种分布方式中,前后表面均匀分布光吸收效果最好,较参照电池提升了50%。陷光结构能够有效提升薄膜电池的光吸收,为薄膜太阳能电池设计与发展提供了理论上的支持。
[硕士论文] 万煜堃
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着人们的环保意识逐步加强和新时代社会发展对环境保护的需求,电动汽车这样的绿色产业已经越来越受到人们的重视。在电动汽车的供电系统中,铅酸蓄电池,以其制造成本低、便于循环充电、安全可靠、无环境污染等优点,被广泛应用为电动汽车的储能装置。但充电方式对蓄电池使用寿命的影响至关重要,现有的充电方式对蓄电池寿命影响较为严重,蓄电池普遍远远达不到理论寿命。因此,本文希望研究并设计出一种能快速充电的智能化电动汽车充电桩充电系统。具体工作如下:
  1.根据电动汽车充电桩充电系统的功能和技术要求,首先完成了本课题总体方案的设计与论证。具体地,首先通过几种电气隔离型DC/DC变换器的优缺点的分析与对比,确定了双管反激变换器作为本充电系统的功率主电路的拓扑结构,并且分析了该变换器的工作原理,验证了其在高输入电压场合的适用优越性。基于上述分析,进一步分析、论证,确定了主电路的控制方式为数字控制方式,系统选用TMS320LF2407作为本课题设计的DSP芯片,并展开了以TMS320LF2407为核心的充电控制器结构的一系列阐述与分析。
  2.通过对蓄电池的工作原理、特性以及充电不当对蓄电池使用寿命产生的影响进行分析和阐述,对几种充电方法进行了介绍,经过对比确定本课题设计系统采用多模式充电控制策略,通过对蓄电池荷电状态的检测,选择通过激活充电、大电流快速充电、过充电和浮充电四个模式进行充电,有效的提升了蓄电池的使用寿命。
  3.完成了本充电系统的软件实现,针对软件设计本章主要从其两个重要组成模块--主程序以及定时中断入手,前者用于实现程序的初始化操作与显示功能等,后者则是实现充电控制所需的PWM控制信号的生产以及参数的采样和数字滤波等功能。实现了充电系统的软件设计。
  4.对充电桩充电系统的硬件构成进行设计并做了说明,充电桩的充电系统硬件构成主要由以下几个部分所组成:主控制电路、反激变压器、驱动电路等几部构成,本设计的硬件主电路运用是双管反激变换器拓扑结构,主控芯片选用的是TMS320LF2407。
  5.在Saber仿真软件中对数字控制的充电系统进行了仿真研究,设计了数模混合仿真模型,分别进行了恒压与恒流输出的仿真,验证了本文的硬件和软件设计正确性。
[硕士论文] 陈超
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:我国煤矿生产中采用电机车作为主要的运输工具,蓄电池作为电机车的二次动力来源,同时蓄电池的充电过程需要与之相配套的充电机来完成,因此充电机的性能好坏直接关系到煤矿实际生产和运输,目前煤矿井下所使用的充电设备仍然是性能较为低下的产品,充电过程中充电电流和电压的大小不能根据外界环境的变化而做出相应调整,存在很多弊端,不能与当下煤矿的发展需求相适应,因此研究新型充电机具有十分重要的意义。
  首先介绍了本设计的研究目的和背景,介绍了目前国内外铅酸蓄电池充电系统的发展现状,同时介绍了目前国内外常用的几种快速充电方法,对这些充电方法的各自特点进行了分析,并且阐述了铅酸蓄电池在充电过程中不可避免的极化现象种类。
  其次,根据充电机的功能要求,设计了新型充电系统的硬件电路,根据目前充电机中五种常用的拓扑结构的使用场合和特点的比较,选择全桥电路作为主电路的拓扑,对主要电子器件进行了选择,对主电路进行了设计,包括整流滤波,IGBT开关管的选取等,设计了检测电路和滤波电路方便为实时获取充电机的状态,可以检测充电电压、电流、充电量、腔体温度等:进行了串口屏的选择和安装结构设计,将串口屏从隔爆腔内移至隔爆腔外,避免了腔内高温对串口屏的损害,设计了串口屏的人机交互界面,包括实时状态监测、蓄电池选择、参数设置、续充和放弃、查看历史记录等界面。
  根据充电机的实际使用要求对软件部分做了总体设计,采用平均滤波法进行数字滤波,对故障处理中断子程序进行了设计,对蓄电池是否充满子程序进行了介绍。
  最后对样机进行了实验测试,分别采用快速充电法和恒压充电法对蓄电池充电,所得到的实验结果表明充电机充电时间短,极化现象得到控制,同时充电机的工作能力得到了提高,能够根据实际输出对充电做出相应的调整,满足了设计要求,并且通过对新旧充电机进行对比实验,可以发现新充电机在充电过程中控制电池的极化现象要优于旧充电机,充电时间上也比旧充电机所需要时间短。
[硕士论文] 赵馨
交通运输工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:汽车是现代工业的产物,同时也是人类工业文明的象征。汽车产业的发展推动着一个国家的整体经济发展,汽车工业的先进性也体现着一国的科学技术、机械制造等多方面实力与水平。当今社会,在能源与环境危机严重制约人类自身发展与进步的情况下,新能源汽车产业飞速发展,成为人类平衡社会发展与能源环境的重要产物,其中,电动汽车作为新能源汽车的代表,以一种区别于传统汽车的全新姿态呈现在人们面前,它能够最大化的实现汽车环境效益,电动汽车必将成为未来交通运输与载运的重要组成部分,但它也面临着诸多全新的问题,比如车载电压安全问题、续航里程问题、充电时间问题、基础设施建设问题等等,这些问题成为了制约电动汽车发展的阻力因素,影响电动汽车的普及,这其中续航里程问题是电动汽车始终面临的核心问题和技术瓶颈。基于以上问题的提出,本论文开展以下几个方面的研究工作:
  (1)实验研究新型动力电池,实验制备了石墨烯电极材料,并对其进行了改性制各。利用XRD、BET、SEM分析测试手段,结合电化学工作性能测试,研究其结构与性能情况,实验制得了具有骨架结构的石墨烯电极材料,电化学测试结果显示该类材料具有优异的电化学性能,同时,石墨烯电极材料具有广阔的改性空间,说明其具有成为下一个纯电动汽车动力电池的巨大潜力。
  (2)对电池管理系统进行优化控制研究,采用软件模拟手段对重要的电池管理系统进行了模拟分析,在电池热控制方面提出了对冷却系统进行结构模拟的优化控制,在理想状态下,发现Z型结构设置更有利于热扰动,同时对联合液体冷却与电热冷却系统的冷却效果进行了模拟,发现该改进结构的可将温度降至291K,能够对电池系统进行良好的热移。
  (3)结合文献梳理与实验与模拟数据分析,基于电池方面的研究结果,借鉴“开源节流”的普适思想,提出了以新型石墨烯电池为动力电池,采用先进的电池管理控制结构,以实现动力能源最大供给;结合能量回收技术、智能系统控制及良好操作习惯等手段最大程度上实现能量节约与高效转化,即在能量供给与消耗两侧加以控制,从而获得提高纯电动汽车续航里程的具体方案。为有新能源汽车参与的交通道路运输体系的发展提供参考。
[硕士论文] 陈习惠
材料化学工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着一次能源的枯竭以及其燃烧产物对环境的污染,各国科研工作者开始对新能源的开发与利用进行研究。浓差电池是一种能将浓度势能差收集起来产生能源的装置,但严格意义上的浓差电池较难被利用,所以对浓差电池的理论研究发展较慢,故而在浓差电池方面有极大地研究空间。
  本论文针对浓差电池的传统结构,参考薄膜电池和柔性电池的结构使之薄膜化,制备出一个体积小、重量轻、便于携带的浓差薄膜电池,同时该结构使其激活时间可控化。选择合适的电解质,使其在能产生较高开路电压的同时保证其水溶液电阻较小。对半透膜进行研究,制备出具有不同孔隙率的复合半透膜,使半透膜两边始终保持较高的浓度比,从而获得具有较高输出电压的浓差电池。选择多种电极材料,分析电极材料在浓差电池放电中所受到影响。选择最佳复合半透膜组装成浓差薄膜电池,对多个浓差薄膜电池进行串联,使电池组产生更高的输出电压。研究结果表明:
  1、对浓差薄膜电池的结构进行设计,参考薄膜电池和柔性电池的结构,制备出一款薄片状的浓差薄膜电池。
  2、选择不同分子类型的电解质与蒸馏水组装成浓差电池,20%X-405产生电压值最高,10%BD300次之,但10%BD300的电导率远大于20%X-405,故而最终选择BD300作为浓差薄膜电池的电解质。
  3、用不同的无法溶胀的聚合物(丙烯酸酯或者聚氨酯)与可以溶胀聚合物(聚乙烯醇)进行复配,不同比例的复配获得具有不同孔隙率的半透膜。实验表明:对于丙烯酸酯或聚氨酯两种物质与聚乙烯醇的复配所制备的半透膜均有相同的结论,厚度相同时PVA含量越高半透膜的孔隙越大;相同PVA含量时半透膜越厚其孔隙越大。
  4、对浓差薄膜电池的放电过程进行分析,金属材料电极参与电池反应造成腐蚀,无机非金属材料则不受影响。
  5、使用两类复合半透膜分别组装成浓差薄膜电池组,对各自所产生的开路电压进行对比。所产生的开路电压均由0逐渐增加到最大而后逐渐下降,PU/PVA复合半透膜所组成电池组的开路电压下降趋势相较于PSA/PVA复合半透膜所组成电池组更为显著。经过56h后,PVA含量为6%的PSA/PVA复合半透膜所组成的3串联电池组开路电压为395mV;而经过28h后,PVA含量为4%的PU/PVA复合半透膜所组成的3串联电池组开路电压为330mV。
  6、将PVA含量为6%的PSA/PVA半透膜组装成多个串联的浓差薄膜电池组,随着串联个数的增加电池组的开路电压也逐渐增加,串联个数分别为1、3、6、9、12时,电池组的开路电压分别为105mV、395mV、498mV、728mV以及786mV。
  由实验结果可知,选择湿膜厚度为300μm的PSA/PVA复合半透膜在浓差薄膜电池结构一中与BD300电解质组装成浓差薄膜电池组,可作为一种能源材料收集浓度差势能,得到持续、较高的开路电压。
[硕士论文] 史凡
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:光伏发电是在当前全球化石能源危机情形下广泛研究和采用的清洁能源供电方式。整个光伏发电系统包含几个部分,其中蓄电池作为光伏电能不足或者大电网突然断电的后备应急电源,它在光伏系统中的地位举足轻重。采用安全、经济、环保的蓄电池,以及合理的充放电方式,能够减小蓄电池的使用和维护成本,从而进一步提升光伏发电的价值。本文选用磷酸铁锂电池作为并网光伏发电系统的蓄电池,提出用MPPT与恒流-恒压充电方法相结合的充电方式给电池充电。
  本课题以光伏发电为研究背景,研究光伏系统中蓄电池的充电管理技术。本文首先讲述了蓄电池充电技术的研究现状,确定研究本课题的意义和主要内容。其次,研究了磷酸铁锂电池的特性、影响电池SOC的因素以及电池管理系统,以便根据电池特点确定充电方法。接着,介绍了光伏发电系统中光伏电池的输出特性和最大功率跟踪的方法,通过不同跟踪方法的对比确定采用变步长电导增量法进行最大功率跟踪。最后,确定磷酸铁锂电池充电控制策略,先利用Boost电路将跟踪到的电压升压到固定的直流电压,再利用Buck电路将直流电压降压给电池充电,这个过程采用恒流-恒压充电方式。通过Matlab/Simulink仿真和搭建磷酸铁锂电池充电实验平台,验证了这种充电控制策略的有效性。
  通过仿真波形和实验结果可知,MPPT与恒流-恒压充电方法相结合的充电控制策略,既可以将光伏电池输出的电能以较高的效率传送给下一级,又能较快、较安全地给磷酸铁锂电池充电,延长电池的使用寿命。
[硕士论文] 王庆磊
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:目前,能源危机和环境污染是当今各国面临的两大世界性问题,因此,开发和探索新能源具有重大意义并且受到世界各国的极大重视。太阳能因其具有清洁性、普遍性、可再生性等优点而成为新能源组成的重要部分。光伏发电是开发太阳能的主要发展形势和趋势,为了使光伏电池的发电效率最大化,最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)技术得到了广泛的应用。
  在光伏发电过程中,光伏阵列经常会受到天空乌云,建筑,树叶,泥巴等所遮挡,并造成光伏阵列所受到的光照不均匀,形成局部阴影。当光伏阵列在局部阴影条件下时,光伏阵列输出的P-U曲线将会出现多个局部峰值(LMPP),传统的MPPT控制算法很可能使光伏发电系统工作在LMPP而不能使其工作在全局最大功率点(GMPP),导致输出功率降低。为了使系统工作在GMPP,需要对光伏阵列在阴影条件下的输出特性曲线进行研究分析,设计出能够跟踪GMPP的控制方法,来缓解由阴影造成的功率损失。
  论文首先介绍了光伏电池的发电原理,并分析了光伏电池的物理模型和工程应用模型,利用Matlab/Simulink搭建了其仿真模型,并且仿真了光伏电池在不同温度和不同光照强度下的输出特性曲线。其次,搭建了光伏阵列在均匀光照下和局部阴影条件下的数学模型,通过Matlab/Simulink对光伏阵列在局部阴影条件下进行仿真,仿真结果表明了光伏阵列P-U曲线具有多个峰值,并根据仿真分析了出现多峰值的原因。
  最后,论文介绍了几种传统最大功率点跟踪算法原理,重点对电导增量法(Inc remental Conductance,INC)和扰动观测法(Perturb and Observe Algorithms,P&O)进行了仿真分析。通过对局部阴影下光伏阵列P-U特性曲线出现的多峰特性进行分析,采用一种基于定步长和变步长电导增量法相结合的改进型全局扫描法,并利用Matlab/Simulink进行仿真验证此方法能够快速地,准确地跟踪GMPP。
[硕士论文] 王起伦
控制工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:作为一类主要的生物电化学系统,微生物燃料电池(MFC)通过微生物的代谢活动将生物质转化为电能,又可以与废水处理相结合用于处理污水。近年来MFC技术已成为一项有前途但又具有挑战性的技术,它可以满足迫切的能源需求,特别是以废水为底物,同时可以获得新能源并解决环境问题。目前大多数研究人员致力于如何提高微生物燃料电池的性能和应用,以便投入实际生产。本论文采用数据驱动的方法,围绕MFC的操作设计和在线控制问题展开研究,主要工作进展如下:
  适当的操作变量空间设计对于开发新型MFC装置和提高MFC过程的性能具有重要的意义。本文提出了一种数据驱动模型的空间设计方法,充分利用历史的实验数据,较之传统的机理模型设计方法,易于快速、经济的实现。本文推导了支持向量回归(SVR)正模型和逆模型,其中采用的二次项核函数更适用于反演阶段的数学公式。在考虑模型预测不确定性的情况下,提出了受置信区间影响的逆模型直接计算操作变量空间的设计方法。在实际的MFC-A2/O设备上验证了该设计方法的有效性。结果表明,指定的操作空间是知识空间的一个狭窄而有效的区域。同时,与传统的前向模型设计方法相比,该方法从指定操作空间获得的可能的产品质量更接近期望值。
  针对MFC的在线控制问题,本文提出了一类基于机器学习数据模型的显式模型预测控制方法,具体分为离线设计和在线控制两个阶段,其中在离线设计阶段实现:(1)在可行域内对可容许状态空间进行采样,离线求解各采样数据点的最优模型预测控制律;(2)构造可行样本判别器,利用支持向量机分类识别可行性样本;(3)针对可行样本和对应的最优控制律,利用人工神经网络和极限学习机等不同方法构造显式模型预测控制器的控制曲面。在线控制过程中,实时采集过程数据,利用已有的预测控制曲面计算可行的控制输出。将该方法在一类微生物脱盐燃料电池(MDC)仿真模型中进行验证。仿真结果表明,本文所提的显式模型预测控制方法避免了在线优化,易于实现,而且具有良好的控制效果。
[硕士论文] 蒋燕
环境科学与工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物将废水中的有机污染物转化为电能的可持续性能源利用装置。Pt等贵金属虽然能有效促进阴极氧还原反应,但其价格高昂贵,难以商用。寻找廉价的催化剂或者采用生物阴极(BCMFC)的方式可以有效降低MFC的成本。环境中残留的抗生素及其诱导出的耐药性细菌及抗性基因已经对环境以及人类健康造成了严重威胁。基于以上问题,本文探究氮掺杂(NCNT)及金属氧化物掺杂碳纳米管对生物阴极氧还原的促进作用,同时考察阳极室加入头孢类抗生素对电池性能的影响及其中抗性基因(ARGs)的变化规律。
  研究对比了三聚氰胺和脲这两种氮源掺杂CNT的效果,发现氮含量分别为2.32%和1.30%,并且三聚氰胺掺杂电极吡啶氮含量能达53.90%。进一步电化学测试证明三聚氰胺掺杂电极具有较好的催化活性。随后对煅烧温度进行优化,发现煅烧温度为900℃时,BCMFC产电最高能达到121.92mW/m2。
  进一步探究了Fe3O4和MnO2掺杂NCNT制备复合电极的电极性能。循环伏安分析以及塔菲尔曲线数据表明Fe3O4-NCNT较MnO2-NCNT生物阴极具有更好的氧化还原活性。Fe3O4-NCNT具有最高的功率密度,为216.05mW/m2。同时,NCNT产电高于Fe3O4-NCNT,说明非金属掺杂碳材料具有很大的应用前景。
  头孢吡肟的加入增加了阳极内阻,降低了BCMFC产电。BCMFC对头孢吡肟的耐受能力更强,在进水头孢吡肟浓度为0.6mg/L,COD为1000mg/L时,产电效果最好,而传统厌氧反应器(ABR)耐有机负荷能力更强。两个系统中头孢吡肟的降解均分为快速吸附及慢速生物降解(遵循一级动力学),揭示了BCMFC阳极中电子转移机制为直接电子转移。
  进一步探讨ARGs在BCMFC中的变化规律。低浓度头孢吡肟刺激微生物生长;高浓度则抑制生长,细菌数量减少,但ARGs相对丰度仍维持在较高水平。抗生素浓度浓度在0.2~1.0mg/L变化时,总ARGs相对丰度为10-4.59~10-3.26;COD在200~1300mg/L变化时,总ARGs相对丰度为10-267~10-1.34。
  BCMFC由于电化学效应影响ARGs水平传递,导致ARGs传播与复制不受环境中细菌浓度的影响,两者之间无相关性,而ABR中两者显著性相关(P<0.01)。BCMFC中水相和泥相中ARGs呈负相关数多于ABR,说明在BCMFC中泥相和水相ARGs存在此消彼长的关系。
[硕士论文] 赖学森
化学工程与技术 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:近几年来,钙钛矿太阳能电池(PSCs)的认证效率已经达到了22.7%,接近晶硅太阳能电池的效率,然而其光谱吸收范围仍主要局限在可见光区,而且在不同活性层间的电荷传输严重影响电池光电转换性能。本论文以提高PSCs的能量转换效率(PCE)等性能为目的,一是针对钙钛矿薄膜的光谱响应的局限性,通过IR806染料敏化上转换纳米粒子(IR806-UCNCs)嵌入钙钛矿光吸收层拓宽电池光谱吸收范围,二是为了改善钙钛矿量子点(QDs)光吸收层的电荷传输性能,通过界面构建碳纳米管(CNTs)高速电荷传输网络以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)界面修饰来改善量子点薄膜的电荷传输性能,以期提高PSCs的光电转换性能。具体内容如下:
  (1)将IR806-UCNCs嵌入到平面PSCs中,用以拓宽电池吸光层MAPbI3的光谱吸收范围,进一步提高电池近红外光(800-1000nm)捕获能力。采用NOBF4作为配体利用配体交换的方法制备出与钙钛矿前驱液相混溶的IR806-UCNCs,将混有IR806-UCNCs的钙钛矿前驱液通过一步旋涂原位嵌入的方法形成IR806-UCNCs嵌入的钙钛矿光吸收层,形成宽光谱响应的钙钛矿光吸收层。该薄膜能够通过IR806-UCNCs捕获800-1000nm的近红外光并将能量传递给Yb3+/Er3+,激发钙钛矿可吸收的可见光。在AM1.5G阳光照射下,IR806-UCNCs嵌入的平面PSC的PCE达到了17.49%,与未修饰PSC相比提高了29%。同时,在NIR(λ>780nm)光照射下获得了0.382%的转换效率。
  (2)采用热注射法制备了室温下相稳定的α-CsPbI3QDs,通过界面构建CNTs高速电荷传输网络以及表面修饰PMMA(CNTs-PMMA)以改善QDs吸光薄膜的电荷传输性能。PMMA的修饰减少了薄膜表面的缺陷态,同时阻挡了空气中水和氧气对QDs层的侵蚀;同时CNTs嵌入形成的电荷传输网络改善了薄膜导电性,提高了光生电荷的抽取效率和薄膜的电荷传输性能。这两种界面修饰的方式都减少了电子-空穴的复合,这也致使器件电流密度Jsc和填充因子FF得到了很大的改善,CNTs-PMMA界面修饰的电池PCE提高至7.27%,其稳定性要明显优于未修饰的电池,在36天后效率还维持在最高效率的83%,表明其空气稳定性的改善。
[硕士论文] 于豹
环境工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:以石油污染土壤作为基质构建土壤微生物燃料电池(SMFC),通过电极材料、阳极布置方式、阳极修饰材料三方面对SMFC进行优化。
  以石墨毡、碳毡、碳布、石墨纸、铝片作为阳极,SMFC产生的稳定电压分别为:346±5mV、255±5mV、192±5mV、130±5mV、300±5mV;最大功率密度分别为:24.0mW/m2、12.6mW/m2、9.1mW/m2、4.5mW/m2、18.2mW/m2;运行115天,石墨毡作为阳极的SMFC中TPH、蒽、菲、芘的去除率可达59.14%、61.65%、58.05%、55.92%。不同阳极材料上的微生物群落特征存在较大差异。以不锈钢网、碳布、石墨纸、活性碳毡、铝片作为阴极,SMFC产生的稳定电压分别为:115±5mV、305±5mV、144±5mV、230±5mV、24±5mV;最大功率密度分别为2.5mW/m2、18.9mW/m2、4.7mW/m2、11mW/m2、0.15mW/m2;运行115天,以碳布作为阴极的SMFC中TPH、蒽、菲、芘的去除率可达55.21%、57.48%、54.42%、52.17%。通过电极材料优化实验,最佳的阳极和阴极材料分别为石墨毡、碳布。
  单层阳极与双层阳极的SMFC产生的稳定电压分别为417±5mV、445±5mV,最大功率密度为17.25mW/m2、22.63mW/m2;阳极水平与竖直布置的两组SMFC的稳定电压分别为643±5mV、437±5mV,最大功率密度为20.1mW/m2、8.2mW/m2;运行80天,阳极水平布置的SMFC中TPH、蒽、菲、芘的去除率可达41.50%、43.62%、40.67%、35.65%。阳极水平多层布置能够提高SMFC的性能,同时减小占地面积。
  利用膨润土-Fe和Fe3O4修饰阳极石墨毡,SMFC的稳定电压可达324mV、249mV,最大功率密度分别为29.98mW/m2、18.28mW/m2,最大功率密度相比未修饰阳极组分别提高了182.83%、72.45%。膨润土-Fe修饰后的SMFC,在45天内TPH、蒽、菲、芘的去除率可达31.42%、36.62%、32.48%、26.24%。,膨润土-Fe的性能优于F3O4。
[硕士论文] 杨皓楠
材料科学与工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:锂离子电容器作为一种新型储能装置,由于兼具超级电容器的高功率密度和锂离子电池的高能量密度而倍受关注。金属氧化物由于具有高理论比容量经常被用作锂离子电容器负极材料,但是由于其在电化学反应中体积的剧烈变化会导致结构破坏并大大缩短电容器的使用寿命从而限制了其在锂离子电容器方面的应用。
  本论文以制得高能量密度、高功率密度和高循环稳定性的锂离子电容器为目的,着手对石墨烯/金属氧化物负极材料进行制备,利用水热法和溶胶凝胶法制备了水热氧化亚锰/石墨烯气凝胶(HMnO/GA),溶胶凝胶氧化亚锰/石墨烯气凝胶(SMnO/GA)和二氧化锡/膨胀石墨烯(SnO2/HG)三种负极材料,并分别研究其半电池和锂离子电容器电化学性能,具体研究包括以下几点:
  (1)利用水热法制备了具有三维多孔结构的氧化亚锰/石墨烯气凝胶(HMnO/GA)复合材料并通过电化学表征获取最佳合成条件。结果显示,炭化温度为800℃,Mn(NO3)2添加量为0.3g时制得的HMnO/GA8-3半电池电化学性能最佳,0.1A·g-1电流密度下100次循环后比容量能达到480mAh·g-1。将HMnO/GA8-3在0.15V预锂电压下进行预锂后与LFP组装成的锂离子电容器最大能量密度能达到212.7Wh·kg-1,最高功率密度能达到3000W·kg-1。
  (2)通过溶胶凝胶法一步合成了三维多孔氧化亚锰/石墨烯气凝胶(SMnO/GA)复合材料,通过表征结果发现相同制备条件下的SMnO/GA具有比HMnO/GA更理想的电化学性能。当炭化温度为800℃,Mn(NO3)2添加量与GO含量比为1∶1时制得的SMnO/GA8-2具有最理想的半电池电化学性能,在0.1A·g-1条件下循环100次后比容量为662.8mAh·g-1。随后对SMnO/GA8-2进行预锂并与LFP进行LIC的组装,结果显示,预锂电压为0.15V的SMnO/GA8-2P3//LFP在300W·kg-1功率密度下具有最大的能量密度,为194.1Wh·kg-1。
  (3)通过水热法合成了层状结构二氧化锡/膨胀石墨烯(SnO2/HG)复合材料并通过电化学表征发现GO加入量为75mL的SnO2/HG-3具有最佳半电池性能,在0.1C下循环100次后比容量仍高达1065mAh·g-1。将SnO2/HG-3预锂后与LFP组成锂离子电容器进行表征,结果表明预锂电压为0.15V下的SnO2/HG-3P3//LFP具有最佳电化学性能,最大功率密度和最大能量密度分别能达到3600W·kg-1,202.2Wh·kg-1。
[硕士论文] 陈志睿
微电子学与固体电子学 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:有机/无机杂化钙钛矿型材料碘铅甲胺(CH3NH3PbI3,MAPbI3),因其具有合适的能带结构及低廉的制造成本,引起了学术界的广泛关注。使用碘铅甲胺作为光敏层的光伏电池,光电效率已经由2009年的3.8%,提升至了17.9%。介孔钙钛矿电池是最为常见的钙钛矿电池类型,其介孔层是分离和输运光生电子的重要结构,也为光敏层提供附着界面,在碘铅甲胺结晶时引导晶体生长。本研究致力于改变介孔层的形貌,通过制作人工孔洞的形式,增强其与光敏层的附着率,使碘铅甲胺在结晶时形成更良好的形貌。增加光生电子扩散的通道,减少电子-空穴对的复合几率,使短路电流上升,最终提高器件效率。
  本文在自制的纳米二氧化钛浆料中通过CTAB掺杂减少了浆料中的结块团聚现象,并使用了一种新的方法在浆料中分别添加碳纳米管和碳黑,通过高温热处理使其强制燃烧,在介孔层表面制作人工孔洞。FESEM测试表明,不同掺杂材料形成的人工孔洞结构不同。电化学测试发现未掺杂、碳纳米管掺杂及炭黑掺杂的器件效率分别是3.18%、3.71%和4.11%。结果说明由碳黑制造人工孔洞的器件效率最高。炭黑的掺杂比例优化实验表明,碳黑掺杂量为15wt%时,相较于其它掺杂量,器件效率最高,为4.29%,效果显著。碘铅甲胺前驱体溶液的浓度是一步法制备光敏层时影响其厚度的最重要因素。本文研究了在有人工孔洞的介孔层上制备光敏层所需的最佳前驱体溶液浓度,最终确定45wt%为最适合浓度,所得器件效率为4.57%。
  通过本文的研究,说明了介孔层孔隙结构对器件效率的重要影响,分析了造成这些影响的主要原因,同时也找到了一种改变介孔层孔隙结构的制备工艺,最终提高了器件的工作效率。
[硕士论文] 鹿梦雪
应用化学 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:卤铅铵钙钛矿具有合适和易调节的带隙、优异的载流子传输性能、较高的吸收系数及对缺陷的极高容忍度,近年来受到广泛关注,成为学术界的研究热点。钙钛矿吸收层是钙钛矿太阳电池的重要组成部分,而制备钙钛矿吸收层的前驱体溶液的化学组成、制备工艺,浓度对吸收层的微结构、化学组成、晶相、光学吸收以及相应钙钛矿太阳电池光伏性能有较大影响。本论文研究了基于PbI2·DMSO复合物前驱体溶液,通过插入在PbI2层与层之间的DMSO分子与转化溶液CH3NH3X(X=I、Br、Cl)进行的分子内交换反应,制备了Br或Cl掺杂的钙钛矿薄膜。系统研究了转化溶液CH3NH3X中CH3NH3Br和CH3NH3Cl含量列所得Br或Cl掺杂钙钛矿薄膜的晶相、光学吸收、形貌、化学组成和相应平板钙钛矿太阳电池光伏性能的影响;通过分批加入PbI2和DMSO、重复PbI2溶解和DMSO加入操作、保持PbI2过量以防止PbI2·DMSO2生成的方法(即重复PbI2溶解-DMSO加入循环法),成功配制了高浓度的PbI2·DMSO复合物前驱体溶液,再通过两步溶液法制备了高厚度的CH3NH3PbI3-xBrx薄膜,系统比较了不同浓度的PbI2·DMSO复合物前驱体溶液对PbI2·DMSO复合物薄膜和CH3NH3PbI3-xBrx薄膜的晶相、光学吸收、形貌、化学组成以及相应平板钙铁矿太阳电池光伏性能的影响;配制了不同配比的PbI2和DMSO溶液,系统研究了PbI2和DMSO溶液配比对所制备CH3NH3PbI3-xBrx薄膜的晶相、光学吸收、微结构、化学组成以及相应TiO2纳米棒阵列钙钛矿太阳电池光伏性能的影响。
  结果表明:基于转化溶液CH3NH3X中CH3NH3Br的含量为5%和CH3NH3Cl含量为15%所制备的钙钛矿薄膜,所组装的相应平板钙钛矿太阳电池取得了最佳的光电转换效率为13.2%和13.5%。通过重复PbI2溶解-DMSO加入循环法,成功配制了1.7mol·dm-3PbI2·DMSO复合物前驱体溶液,采用0.465mol·dm-3混合卤甲铵的异丙醇溶液转化制备了高厚度的全覆盖、大晶粒尺寸的CH3NH3PbI3-xBrx薄膜,并且随着PbI2·DMSO复合前驱体溶液浓度从1.3mol·dm-3增加到1.5mol·dm-3、1.7mol·dm-3,相应的CH3NH3PbI3-xBrx薄膜厚度从337nm增加到446nm、529nm,在空气相对湿度50~54%条件下,相应平板钙钛矿太阳电池的取得最佳的光电转换效率分别为4.69%、11.19%、12.83%。当PbI2和DMSO配比为1∶2时,组装相应的TiO2纳米棒阵列钙钛矿太阳电池取得最佳光电转换效率为13.82%。
[硕士论文] 张劲波
化学工程与技术 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:锂-空气电池由于具有极高的能量密度而被视为比锂离子电池更具应用前景的储能器件。在其正极催化剂研究方面,过渡金属氧化物由于种类众多,合成方便,成本较低且催化活性良好获得了广泛的研究和关注。本论文以过渡金属氧化物中典型的几种氧化物LaNiO3(LNO)、α-MnO2和Co3O4为研究对象,制备出N掺杂钙钛矿LaNiO3(LNON)催化剂和复合催化剂α-MnO2/Co3O4,并通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱仪(XPS)等相关测试手段对制备出的材料进行表征,并探究其在碱性水系电解液中的催化活性和相应锂-空气电池中的电化学性能。
  在N掺杂LaNiO3中,通过旋转圆盘电极测试发现氮化时间为4h的样品LNON/4h在0.1MKOH中表现出最高的氧还原(ORR)和氧氧化(OER)极限电流密度,同时ORR反应电子数也最接近4。将LNON/4h应用于锂-空气电池正极催化剂,探究其电化学性能。结果发现,以负载在正极上的催化剂为计算基准时,在电流密度为50mA g-1下,负载LNON/4h催化剂的锂-空气电池首次放电比容量为5910mAh g-1,明显高于LNO电池,同时LNON/4h电极也具有最低的过电压。此外,在不同的电流密度下,LNON/4h的电池表现了良好的倍率性能和容量保持率。在电流密度为250mA g-1,限制容量为500mA h g-1,电压范围为2.5~4.7V下循环测试时LNON/4h电池可以稳定循环50圈。通过对氧电极进行SEM表征发现,LNON/4h催化剂由于具有更高含量的氧空位能够有效促进放电产物Li2O2的生成和分解,从而明显改善锂-空气电池电化学性能。
  对于复合催化剂α-MnO2/Co3O4,其催化活性的提高不仅与α-MnO2和Co3O4的协同效应有关,也与复合时产生的界面效应有关,即复合时少量Co原子进入α-MnO2晶体内,导致复合催化剂中的吸附氧含量升高,氧空位增多。在ORR和OER极化曲线中,γ-MnO2/Co3O4催化剂均表现出最优起始电压和最高的极限电流密度。同样地,将α-MnO2/Co3O4催化剂应用在锂-空气电池中考察其在有机电解液中的电化学性能,以负载在氧电极上的碳材料KB质量为计算标准。在电流密度为100mAg-1下,负载α-MnO2/Co3O4催化剂的锂-空气电池首次放电比容量为5699mAh g-1,同时也具有最低的过电压为1.22V。在不同的电流密度下,负载α-MnO2/Co3O4的电池表现了良好的倍率性能和容量保持率。在电流密度为500mAg-1,限制容量为1000mAh g-1,电压范围为2.2~4.7V下循环测试时,负载α-MnO2/Co3O4的电池可以稳定循环40圈。
[硕士论文] 黄斌
控制理论与控制工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着工业和社会的快速发展,人类对化石能源的需求量日益增加。化石能源系不可再生能源,大量的开采利用,必将导致天然能源的枯竭,威胁着人类的生存。太阳电池作为一种将太阳能转化成电能的有效器件,日益受到人们的重视,降低太阳电池成本,提高电池转化效率,增强电池稳定性已成为太阳电池研究领域的主题。
  本文针对传统染料敏化太阳电池(DSSCs)中光捕获效率低,电子在TiO2半导体薄膜内传输速率慢等问题,以改进染料敏化电池的光阳极为目的,采用大紫蝶的蝶翅作为生物模板,通过磁控溅射TiO2的方法制备了光子晶体,并应用于电池的光阳极中。有效解决了电池内部的散射问题,提高了电池的转化效率。
  具体内容:
  (1)我们利用大紫蛱蝶和蚊蛱蝶的翅膀作为生物模板,采用磁控溅射金属钛的方法,得到具有精细分级纳米结构的二氧化钛光子晶体。该晶体复制了生物体上亿年进化的结构信息,对光子有着极强的调控作用。
  (2)将制备的二氧化钛光子晶体应用于染料敏化太阳能电池光阳极的P25层(标记为Butterfly-P25),作为染料敏化太阳能电池的光散射层,得到8.7%的光电转换效率,较之传统的基于P25电池,该光电转换效率有明显提高。
  (3)研究了Butterfly-P25DSSCs较低的界面传输阻抗、电子迁移时间及较长的电子寿命、电子扩散系数、电子扩散长度及电荷收集效率,对于进一步提高电池效率有一定的理论意义。
  (4)根据太阳能电池的输出特性及DC-DC电压转换电路的工作原理,设计了基于DSSCs太阳能控制器的硬件电路,并设计了相应的软件程序,实现了太阳能电池最大功率输出,有效提高了能源利用率。
[硕士论文] 李龙
化学工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:有机金属卤化物钙钛矿材料具有吸收系数高、载流子扩散长度长、光谱吸收范围宽以及对杂质和缺陷容忍度高的特性,使得其组装的相应太阳电池的光电转换效率已从2009年的3.81%迅速提高到2017年认证的22.1%,已成为学术界关注的研究热点之一。钙钛矿薄膜作为钙钛矿太阳电池的主要组成部分之一,对其光伏性能具有重要的影响。本文主要研究通过使PbI2与DMSO形成配合物从而提高PbI2在DMF中的溶解度,获得高浓度的PbI2·DMSO配合物前驱体溶液,制备高厚度的钙钛矿薄膜,以提高对可见光的吸光度;采用Br掺杂来提高电子和空穴的扩散长度;引入短长度、小直径、高面密度的TiO2纳米棒阵列来提高钙钛矿/TiO2界面的电荷分离和电子传输效率;提高在两步溶液法中转化高浓度PbI2·DMSO配合物前驱体溶液所制备钙钛矿薄膜的退火温度、优化CH3NH3I和CH3NH3Br混合溶液中CH3NH3Br的含量,成功地制备了高厚度、大颗粒、合适Br掺杂量的高质量的钙钛矿薄膜;并系统研究了PbI2·DMSO配合物前驱体溶液的浓度、CH3NH3I和CH3NH3Br混合溶液的组成、退火温度与时间、TiO2纳米棒阵列的微结构等对钙钛矿薄膜的化学组成、晶相、微结构、光学带隙以及相应TiO2纳米棒阵列太阳电池光伏性能的影响。结果表明,通过将PbI2与DMSO形成配合物,在常温下PbI2·DMSO在DMF中的浓度可达到1.7 mol·dm-3;采用高浓度的CH3NH3I和CH3NH3Br混合溶液(0.465 mol·dm-3)转化1.7 mol·dm-3、1.5mol·dm-3、1.3 mol·dm-3 PbI2·DMSO配合物溶液,成功地制备了660 nm、600 nm、530 nm厚的钙钛矿薄膜,所组装的TiO2纳米棒阵列钙钛矿太阳电池在空气相对湿度为50~54%下分别获得了15.56%、13.89%和11.80%的最高光电转换效率和14.93±0.63%、12.45±1.44%和10.77±2.03%的平均光电转换效率。基于转化1.7 mol·dm-3 PbI2·DMSO配合物溶液所制备的钙钛矿薄膜的退火温度由100℃增加至120℃和140℃时,最优的退火时间由40 min减少到20 min和10 min,所对应的钙钛矿薄膜在2θ为14.05°时的峰强度由3649增加到4280和4720,其所对应的钙钛矿薄膜的颗粒尺寸从200~300 nm增大至300~500 nm和500~800nm;基于退火温度和时间为140℃和10 min所组装的TiO2纳米棒阵列钙钛矿太阳电池获得了最佳光电转换效率为16.11%和平均光电转换效率为15.62±0.49%。配制了CH3NH3I和CH3NH3Br混合溶液(CH3NH3Br的含量分别0%、5%、10%、15%和20%),基于转化1.7 mol·dm-3 PbI2·DMSO配合物溶液并且在退火温度和时间140℃和10 min的条件下所制备的钙钛矿薄膜中的Br含量随CH3NH3I和CH3NH3Br混合溶液中CH3NH3Br含量的增加呈线性增长,并且在钙钛矿薄膜中的Br含量的增加速率慢于CH3NH3I和CH3NH3Br混合溶液中CH3NH3Br含量的增加速率;随着钙钛矿薄膜中Br含量的增加,所对应钙钛矿薄膜(110)晶面衍射峰的位置向2θ增大的方向移动,且吸收开端蓝移;采用含有5% CH3NH3Br的CH3NH3I和CH3NH3Br混合溶液所制备的钙钛矿薄膜具有较高的结晶度和较均匀的颗粒尺寸,其相应的TiO2纳米棒阵列钙钛矿太阳电池取得了16.47%的最高光电转换效率和16.06±0.52%的平均光电转换效率。
[硕士论文] 方旭
机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:硅薄膜太阳能电池是一种以半导体材料为基础,将太阳能转化为电能的装置。具有制作成本低、污染小、潜力巨大等优势。然而,传统硅薄膜太阳能电池的光吸收效率较低。因此,本文针对如何提高硅薄膜太阳能电池的光吸收效率,提出了一种在改变光栅形状的基础上添加Ag纳米线的解决方案。其中,光栅方面本文研究了不同形状的光栅对电池结构光吸收的影响,并对每种结构的光栅高度进行优化。在确定了每种结构的最佳高度后引入Ag纳米线阵列,并考虑Ag纳米线的横截面积、分布密度以及形状等因素对太阳能电池结构光吸收效率的影响。通过仿真计算,得出多影响因素下最佳结果,同时分析了它们的吸收光谱和吸收增强机理。
  在光栅研究方面,本文分析了三角形、矩形、正弦光栅以及三种光栅进行排列组合后的混合光栅对太阳能电池光吸收的影响。由于Si吸收层体积不同对太阳能结构光吸收效率有非常显著的影响,为了消除由于改变Si吸收层体积而对太阳能电池模型光吸收效率的影响,在优化过程中每种光栅结构都只对光栅高度进行了优化分析。仿真结果表明:(1)三角形、矩形和正弦光栅对太阳能电池模型光吸收都有一定的增强。其中,三角形和正弦光栅具有减反效果好的优势,而矩形光栅模型中出现效果比较好的Febry-Perot(F-P)模式。(2)三角形和正弦光栅对太阳能电池模型光吸收效率的增强效果要比矩形光栅好。因此,在后光栅设计中,优先选择三角形和正弦光栅。(3)在优化光栅高度的工作中,每种光栅结构的最佳高度均不相同。(4)在混合光栅模型光栅高度的研究中得出,单一模型最佳高度混合得到混合光栅模型其短路电流密度不一定大于三种光栅统一高度下的最优模型。
  在控制了每种模型Si吸收层体积占总体积的比例为固定值的前提下,将规则分布的Ag纳米线阵列添加至每种模型的Ag-Si交界处,并分析了这些含有Ag纳米线阵列的太阳能电池模型的光吸收。Ag纳米线阵列的研究主要考虑了三个因素:形状、横截面积和分布密度。通过计算得出:(1)纳米线在一定的横截面积、分布密度下对太阳能电池模型的光吸收有明显的增强效果;(2)圆形Ag纳米线阵列对太阳能电池模型光吸收的增强效果要比矩形Ag纳米线阵列好;(3)Ag纳米线阵列对太阳能电池模型光吸收的增强效果在矩形光栅模型中更为显著。本文还对最优条件下Ag纳米线阵列进行改进,结果表明含有圆环形Ag纳米线阵列的太阳能电池模型的光吸收新型比含有圆形Ag纳米线阵列的模型还要高。
[硕士论文] 邵章朋
化学工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:量子点敏化太阳电池被誉为第三代太阳电池,具有广阔的发展前景,由于具备高理论的光电转换效率和低生产成本,是近年来研究的热点课题。本文主要研究固态Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜敏化TiO2纳米棒阵列太阳电池的制备与光伏性能。利用旋涂辅助连续离子层吸附反应(spin-coating-assisted SILAR)通过依次旋涂Pb(NO3)2、Na2S、乙二硫醇溶液制备了Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜,系统研究了TiO2纳米棒阵列的微结构、Pb(NO3)2和Na2S的浓度以及两者的浓度比对固态Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜敏化TiO2纳米棒阵列的组成、微结构、晶粒大小、光学吸收以及相应太阳电池光伏性能的影响。结果表明:在水热温度为160℃,水热生长时间分别为90min、100min和108min时,所得TiO2纳米棒阵列的长度、直径、面密度分别为460nm、40nm、340μm-2,630nm、44nm、330μm-2,720nm、50nm、320μm-2。随着水热生长时间的延长,TiO2纳米棒阵列的长度和直径都增加,面密度减小。在TiO2纳米棒阵列上依次旋涂5mmol·dm-3Pb(NO3)2、5mmol·dm-3Na2S和1%的EDT溶液(EDT/乙醇体积比为1/99),制备了固态Pb/S/乙二硫醇量子点薄膜敏化TiO2纳米棒阵列,所组装的相应太阳电池的光电转换效率分别是2.17%、2.96%和2.74%。保持Pb(NO3)2的浓度为5mmol·dm-3不变,Na2S的浓度分别为5mmol·dm-3、3.5mmol·dm-3、2mmol·dm-3(其中Pb(NO3)2和Na2S浓度比分别为1∶1、1∶0.7、1∶0.4),随着Na2S浓度的从5mmol·dm-3降低到3.5mmol·dm-3和2mmol·dm-3,所制备的Pb/S/乙二硫醇量子点的晶粒大小从7.9nm减小到7.1nm和6.5nm,其吸收开端蓝移从625nm到587nm和571nm,相应太阳电池的光电转换效率逐渐增加从2.68%增加到3.41%和4.51%,基于Pb(NO3)2和Na2S浓度比为1∶0.4时,相应太阳电池取得最佳的光电转换效率;保持Pb(NO3)2和Na2S浓度比为1∶0.4不变,当Pb(NO3)2和Na2S的浓度从7mmol·dm-3、2.8mmol·dm-3减小到5mmol·dm-3、2mmol·dm-3和3mmol·dm-3、1.2mmol·dm-3时,所制备的Pb/S/乙二硫醇量子点的晶粒大小从7.5nm减小到6.7nm和6.3nm,吸收开端从580nm减小到558nm和535nm,相应太阳电池的光电转换效率分别为3.37%、4.39%和3.46%。基于Pb(NO3)2和Na2S的浓度分别为5mmol·dm-3和2mmol·dm-3时,相应太阳电池取得了最佳的光电转换效率。
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