納米科學(xué)與技術(shù)：染料敏化太陽(yáng)電池簡(jiǎn)介，目錄書(shū)摘
2020-01-21 14:49
來(lái)源：京東
作者：京東
納米科學(xué)與技術(shù)：染料敏化太陽(yáng)電池
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編輯推薦: 《染料敏化太陽(yáng)電池》可供光伏電池、光電轉換器件以及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的科研人員和工程技術(shù)人員參閱，也可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高等院校高年級學(xué)生、研究生和教師參考使用。
內容簡(jiǎn)介: 《染料敏化太陽(yáng)電池》從可再生能源及光伏太陽(yáng)電池應用的角度出發(fā)，闡述染料敏化太陽(yáng)電池研發(fā)的必然性和重要性，介紹太陽(yáng)電池中光電轉換的基本原理和物理化學(xué)過(guò)程?；谌玖厦艋?yáng)電池近二十年來(lái)的研究和發(fā)展現狀，詳細介紹與染料敏化太陽(yáng)電池有關(guān)的各方面內容；具體涉及染料敏化太陽(yáng)電池結構、工作原理、納米半導體材料研究、電荷傳輸、電池制作、電池模擬計算、電池標準測試及其相關(guān)的技術(shù)?！度玖厦艋?yáng)電池》最重要且不同于已有同類(lèi)書(shū)籍的內容，主要是詳細闡述染料敏化太陽(yáng)電池中存在的多處界面光電化學(xué)過(guò)程和電荷傳輸與復合動(dòng)力學(xué)，以及相關(guān)技術(shù)研究手段在電子傳輸機理上的作用和輸出特性。從電荷傳輸和復合動(dòng)力學(xué)過(guò)程、關(guān)鍵材料研究以及電池結構優(yōu)化設計等方面，闡釋高效染料敏化太陽(yáng)電池制作的方法和技術(shù)途徑。最后對大面積高效染料敏化太陽(yáng)電池的研發(fā)和規?；瘧眠M(jìn)行介紹與展望。
作者簡(jiǎn)介:
戴松元教授，博士生導師，國家“973”計劃首席科學(xué)家（2006～2010年，2011～2015年），華北電力大學(xué)可再生能源學(xué)院院長(cháng)，中國科學(xué)院等離子體物理研究所特聘研究員，中國科學(xué)院新型薄膜太陽(yáng)電池重點(diǎn)實(shí)驗室主任；中國科學(xué)院能源研究委員會(huì )委員，國際光化學(xué)轉換與太陽(yáng)能存儲大會(huì )（IPS）國際委員會(huì )委員（2012～2016年），亞太地區DSC&OPV國際委員會(huì )委員。榮獲2005年度上海國際工業(yè)博覽會(huì )創(chuàng )新獎，2007年度第八屆安徽青年科技獎，2012年度中國可再生能源學(xué)會(huì )科學(xué)技術(shù)獎二等獎和2013年度“中國光伏成就獎”。是國際上較早從事染料敏化太陽(yáng)電池基礎研究和實(shí)用化研究的學(xué)者，，就材料微觀(guān)結構與電池性能影響的關(guān)聯(lián)機制展開(kāi)系統性研究，創(chuàng )造性地開(kāi)展實(shí)用化電池組件光、電和熱性能研究，基本解決了電池老化和性能衰減難題。建立國內第1條染料敏化太陽(yáng)電池實(shí)驗生產(chǎn)線(xiàn)及首座500W示范電站系統。2012年成功開(kāi)發(fā)了具有國際先進(jìn)水平的成套制備工藝技術(shù)和設備，完成0.5MW中試生產(chǎn)線(xiàn)建設，建立5kW示范系統，為國內染料敏化太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)化奠定堅實(shí)基礎。發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，已授權國家發(fā)明專(zhuān)利近20項。
目錄:
《納米科學(xué)與技術(shù)》叢書(shū)序
PREFACE
序
序言
前言
第1章導論1
1.1太陽(yáng)電池發(fā)展概況1
1.1.1太陽(yáng)電池發(fā)展簡(jiǎn)史1
1.1.2太陽(yáng)電池發(fā)展現狀3
1.1.3太陽(yáng)電池應用概況3
1.2太陽(yáng)電池分類(lèi)及其應用簡(jiǎn)介6
1.2.1太陽(yáng)電池分類(lèi)6
1.2.2太陽(yáng)電池組件分類(lèi)及其應用7
1.2.3硅基太陽(yáng)電池8
1.2.4CdTe太陽(yáng)電池11
1.2.5CIGS太陽(yáng)電池14
1.2.6染料敏化太陽(yáng)電池16
1.2.7聚合物太陽(yáng)電池19
1.2.8量子點(diǎn)太陽(yáng)電池21
1.2.9其他類(lèi)新型太陽(yáng)電池21
1.3染料敏化太陽(yáng)電池22
1.3.1染料敏化太陽(yáng)電池發(fā)展歷程22
1.3.2染料敏化太陽(yáng)電池研究現狀25
1.3.3染料敏化太陽(yáng)電池技術(shù)特點(diǎn)29
1.3.4染料敏化太陽(yáng)電池應用前景30
參考文獻31
第2章納米半導體材料35
2.1納米半導體材料在DSC中的應用35
2.1.1納米半導體多孔薄膜的作用35
2.1.2納米半導體多孔薄膜的制備方法37
2.2DSC中常用的納米半導體材料40
2.2.1二氧化鈦40
2.2.2氧化鋅44
2.2.3氧化錫46
2.2.4其他半導體材料46
2.3新型納米結構材料在電池上的應用47
2.3.1一維納米材料47
2.3.2三維納米TiO2多孔薄膜59
2.4TiO2薄膜的能級結構61
2.4.1半導體電極的平帶電勢61
2.4.2半導體電極平帶電勢的測量方法63
2.4.3測試條件對平帶電勢的影響67
2.4.4不同微結構薄膜電極的能級結構72
2.5納米半導體電極修飾86
2.5.1表面物理化學(xué)修飾86
2.5.2元素摻雜88
2.5.3其他摻雜修飾92
2.6電極結構優(yōu)化設計92
2.6.1小顆粒致密層的引入92
2.6.2納米TiO2多孔薄膜層的作用95
2.6.3大顆粒TiO2薄膜層的光散射效應96
2.6.4大面積納米多孔薄膜電極的微結構設計99
2.7p型光陰極敏化染料太陽(yáng)電池103
2.7.1p型光陰極敏化染料太陽(yáng)電池原理103
2.7.2p型半導體104
2.7.3其他p型半導體106
參考文獻106
第3章染料敏化太陽(yáng)電池用染料敏化劑115
3.1導論115
3.1.1染料敏化劑的作用115
3.1.2染料敏化劑的分類(lèi)116
3.1.3染料敏化劑的結構及分子設計117
3.1.4染料敏化劑相關(guān)量化計算117
3.2陽(yáng)極敏化電池用染料敏化劑119
3.2.1無(wú)機染料敏化劑119
3.2.2多吡啶染料合成及性質(zhì)138
3.2.3羧酸多吡啶釕染料的性質(zhì)140
3.2.4染料分子結構對染料性能的影響143
3.2.5羧酸多吡啶釕染料與納晶半導體薄膜的結合方式150
3.2.6有機染料敏化劑152
3.3多染料協(xié)同敏化163
3.4陰極敏化電池用染料敏化劑164
3.4.1陰極敏化電池敏化劑的結構特性164
3.4.2陰極敏化電池敏化劑研究進(jìn)展165
參考文獻166
第4章染料敏化太陽(yáng)電池用電解質(zhì)176
4.1電解質(zhì)的分類(lèi)176
4.1.1有機溶劑電解質(zhì)177
4.1.2離子液體電解質(zhì)178
4.1.3準固態(tài)電解質(zhì)190
4.1.4全固態(tài)電解質(zhì)196
4.2電解質(zhì)中的氧化還原電對202
4.2.1I-/I-3電對202
4.2.2非碘氧化還原電對206
4.3電解質(zhì)中的添加劑208
4.3.1添加劑的作用原理209
4.3.2添加劑的分類(lèi)211
4.3.3添加劑的研究進(jìn)展214
參考文獻218
第5章染料敏化太陽(yáng)電池對電極230
5.1對電極及制備方法230
5.1.1Pt對電極230
5.1.2碳對電極232
5.1.3其他對電極材料234
5.1.4柔性DSC的對電極238
5.2對電極表面的氧化還原反應238
5.2.1對電極氧化還原反應原理239
5.2.2對電極反應的表征方法240
參考文獻248
第6章染料敏化太陽(yáng)電池界面光電化學(xué)253
6.1固/固接觸界面253
6.1.1固/固接觸界面性質(zhì)253
6.1.2DSC中固/固接觸界面構成258
6.1.3DSC中固/固接觸界面性質(zhì)258
6.2固/液接觸界面260
6.2.1固/液接觸界面性質(zhì)260
6.2.2DSC中固/液接觸界面構成263
6.2.3DSC中固/液接觸界面性質(zhì)263
6.3頻率域內接觸界面動(dòng)力學(xué)過(guò)程265
6.3.1時(shí)間域與頻率域過(guò)程265
6.3.2接觸界面動(dòng)力學(xué)過(guò)程測量方法265
6.3.3調制電壓下接觸界面動(dòng)力學(xué)過(guò)程268
6.3.4調制光作用下接觸界面動(dòng)力學(xué)過(guò)程289
6.3.5阻抗譜與IMPS區別305
6.4界面電子注入過(guò)程310
6.4.1TiO2能帶形成及與染料的耦合310
6.4.2光生電子的產(chǎn)生與注入動(dòng)力學(xué)312
6.5光生電子的傳輸動(dòng)力學(xué)314
6.6光生電子的收集動(dòng)力學(xué)316
6.7光生電子的復合動(dòng)力學(xué)317
6.7.1I-3/I-氧化還原對的動(dòng)力學(xué)特性317
6.7.2光生電子復合位置317
6.7.3光生電子復合機理318
6.7.4局域態(tài)對復合過(guò)程的影響319
6.8光生電子傳輸與復合過(guò)程的相互限制320
6.9TiO2導帶邊移動(dòng)與表面鈍化322
6.10接觸界面特性對動(dòng)力學(xué)的影響322
6.10.1兩相接觸界面電學(xué)特性對動(dòng)力學(xué)的影響322
6.10.2三相接觸界面電學(xué)特性對動(dòng)力學(xué)的影響328
6.10.3不同電解質(zhì)環(huán)境中染料TiO2/EL界面修飾對動(dòng)力學(xué)的影響337
6.11接觸界面光學(xué)特性對動(dòng)力學(xué)的影響344
6.12不同染料分布條件對動(dòng)力學(xué)的影響346
參考文獻350
第7章染料敏化太陽(yáng)電池結構設計與模擬364
7.1染料敏化太陽(yáng)電池的工作原理364
7.2染料敏化太陽(yáng)電池性能參數365
7.2.1短路電流365
7.2.2開(kāi)路電壓366
7.2.3填充因子366
7.2.4光電轉換效率366
7.3大面積染料敏化太陽(yáng)電池結構設計367
7.4大面積染料敏化太陽(yáng)電池性能模擬369
7.4.1光吸收及電子傳輸369
7.4.2DSC電荷傳輸379
參考文獻394
第8章染料敏化太陽(yáng)電池性能測試及組件應用397
8.1染料敏化太陽(yáng)電池光伏性能測試397
8.1.1大氣質(zhì)量與太陽(yáng)光譜397
8.1.2染料敏化太陽(yáng)電池的測試參數398
8.1.3染料敏化太陽(yáng)電池的測試原理400
8.1.4染料敏化太陽(yáng)電池的測試標準402
8.1.5染料敏化太陽(yáng)電池光伏性能的多通道實(shí)時(shí)監測403
8.1.6測試環(huán)境對染料敏化太陽(yáng)電池光伏性能的影響405
8.2染料敏化太陽(yáng)電池組件的應用408
8.2.1獨立光伏陣列的應用與技術(shù)408
8.2.2建筑一體化的應用與設計414
8.2.3光伏農業(yè)一體化的應用416
參考文獻417
附錄縮略語(yǔ)419
索引421
第5章染料敏化太陽(yáng)電池對電極230
5.1對電極及制備方法230
5.1.1Pt對電極230
5.1.2碳對電極232
5.1.3其他對電極材料234
5.1.4柔性DSC的對電極238
5.2對電極表面的氧化還原反應238
5.2.1對電極氧化還原反應原理239
5.2.2對電極反應的表征方法240
參考文獻248
第6章染料敏化太陽(yáng)電池界面光電化學(xué)253
6.1固/固接觸界面253
6.2.1固/固接觸界面性質(zhì)253
6.2.2DSC中固/固接觸界面構成258
6.1.3DSC中固/固接觸界面性質(zhì)259
6.2固/液接觸界面260
6.2.1固/液接觸界面性質(zhì)260
6.2.2DSC中固/液接觸界面構成263
6.2.3DSC中固/液接觸界面性質(zhì)263
6.3頻率域內接觸界面動(dòng)力學(xué)過(guò)程265
6.3.1時(shí)間域與頻率域過(guò)程265
6.3.2接觸界面動(dòng)力學(xué)過(guò)程測量方法265
6.3.3調制電壓下接觸界面動(dòng)力學(xué)過(guò)程268
6.3.4調制光作用下接觸界面動(dòng)力學(xué)過(guò)程289
6.3.5阻抗譜與IMPS區別305
6.4界面電子注入過(guò)程309
6.4.1TiO2能帶形成及與染料的耦合309
6.4.2光生電子的產(chǎn)生與注入動(dòng)力學(xué)312
6.5光生電子的傳輸動(dòng)力學(xué)314
6.6光生電子的收集動(dòng)力學(xué)316
6.7光生電子的復合動(dòng)力學(xué)316
6.7.1I-3/I-氧化還原對的動(dòng)力學(xué)特性316
6.7.2光生電子復合位置317
6.7.3光生電子復合機理317
6.7.4局域態(tài)對復合過(guò)程影響318
6.8光生電子傳輸與復合過(guò)程的相互限制320
6.9TiO2導帶邊移動(dòng)與表面鈍化321
6.10接觸界面特性對動(dòng)力學(xué)的影響322
6.10.1兩相接觸界面電學(xué)特性對動(dòng)力學(xué)的影響322
6.10.2三相接觸界面電學(xué)特性對動(dòng)力學(xué)的影響328
6.10.3不同電解質(zhì)環(huán)境中染料TiO2/EL界面修飾對動(dòng)力學(xué)的影響337
6.11接觸界面光學(xué)特性對動(dòng)力學(xué)的影響344
6.12不同染料分布條件對動(dòng)力學(xué)的影響346
參考文獻350
第7章染料敏化太陽(yáng)電池結構設計與模擬364
7.1染料敏化太陽(yáng)電池的工作原理364
7.2染料敏化太陽(yáng)電池性能參數365
7.2.1短路電流365
7.2.2開(kāi)路電壓366
7.2.3填充因子366
7.2.4光電轉換效率366
7.3大面積染料敏化太陽(yáng)電池結構設計367
7.4大面積染料敏化太陽(yáng)電池性能模擬369
7.4.1光吸收及電子傳輸369
7.4.2DSC電荷傳輸379
參考文獻394
第8章染料敏化太陽(yáng)電池性能測試及組件應用397
8.1染料敏化太陽(yáng)電池光伏性能測試397
8.1.1大氣質(zhì)量與太陽(yáng)光譜397
8.1.2染料敏化太陽(yáng)電池的測試參數398
8.1.3染料敏化太陽(yáng)電池的測試原理400
8.1.4染料敏化太陽(yáng)電池的測試標準402
8.1.5染料敏化太陽(yáng)電池光伏性能的多通道實(shí)時(shí)監測403
8.1.6測試環(huán)境對染料敏化太陽(yáng)電池光伏性能的影響405
8.2染料敏化太陽(yáng)電池組件的應用408
8.2.1獨立光伏陣列的應用與技術(shù)408
8.2.2建筑一體化的應用與設計414
8.2.3光伏農業(yè)一體化的應用416
參考文獻417
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