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第1章 引言1

1.1 太阳电池简介1

1.1.1 太阳电池分类1

1.1.2 迄今各种太阳电池最高光电转换效率2

1.1.3 太阳电池产业发展状况3

1.2 太阳电池研究现状4

1.2.1 基于黑硅技术的太阳电池4

1.2.2 基于半导体纳米材料和结构的新型太阳电池5

1.2.3 太空领域用太阳电池全光谱转换的实现5

1.2.4 宽光谱硅基薄膜叠层太阳电池6

1.2.5 宽光谱高性价比染料敏化太阳电池6

1.2.6 基于金属纳米材料和结构的表面等离子体共振太阳电池7

1.2.7 有机聚合物薄膜太阳电池8

1.2.8 钙钛矿太阳电池8

1.3 我国太阳电池研究现状9

1.4 染料敏化太阳电池技术特点10

1.4.1 DSC工艺技术特点10

1.4.2 DSC产业化具有的技术优势11

参考文献12

第2章 电池基本原理14

2.1 电池结构与原理14

2.1.1 TiO2能带形成16

2.1.2 TiO2导带能级分布16

2.1.3 TiO2薄膜中陷阱态能级分布18

2.2 电池内部微观动力学过程19

2.2.1 载流子的产生19

2.2.2 光激发下电荷分离21

2.2.3 界面光生电子注入22

2.2.4 薄膜内光生电子传输22

2.2.5 光生电子收集23

2.2.6 TiO2内部电子复合与寿命24

2.3 半导体/电解质界面结构26

2.4 电解液离子传输对界面电子传输影响28

参考文献30

第3章 电池材料制备技术33

3.1 纳米材料制备方法与技术33

3.1.1 纳米颗粒的制备方法概述33

3.1.2 纳米TiO2的常用制备技术38

3.1.3 一维及有序纳米结构材料制备41

3.1.4 分级结构纳米材料合成45

3.1.5 纳米材料的掺杂与表面修饰48

3.2 染料合成工艺与技术55

3.2.1 多吡啶钌配合物合成56

3.2.2 多吡啶饿配合物染料59

3.2.3 卟啉配合物染料合成60

3.2.4 金属酞菁染料合成62

3.2.5 D-π-A型有机染料合成63

3.2.6 D-A-π-A型有机染料合成65

3.3 电解质材料67

3.3.1 电解质对DSC光伏性能的影响67

3.3.2 氧化还原电对68

3.3.3 无机阳离子70

3.3.4 添加剂71

3.3.5 有机溶剂电解质71

3.3.6 离子液体电解质72

3.3.7 准固态电解质75

3.3.8 全固态电解质78

3.4 DSC对电极80

3.4.1 Pt电极80

3.4.2 碳电极83

3.4.3 导电聚合物电极85

3.4.4 无机化合物对电极87

3.4.5 柔性DSC对电极90

参考文献91

第4章 电池结构设计110

4.1 电池性能参数110

4.1.1 短路电流110

4.1.2 开路电压111

4.1.3 填充因子111

4.1.4 光电转换效率112

4.2 大面积电池性能模拟112

4.2.1 光吸收及电子传输113

4.2.2 DSC电荷传输122

4.3 大面积电池设计与优化131

4.3.1 大面积DSC光采集损失131

4.3.2 电池组件结构的优化132

参考文献138

第5章 电池制备与封装技术140

5.1 DSC器件结构的发展140

5.2 “三明治”结构器件的制备141

5.2.1 小面积器件的制备与工艺141

5.2.2 大面积DSC器件的制备及工艺技术143

5.3 丝网印刷工艺技术对染料敏化太阳电池性能的影响146

5.3.1 丝网印刷原理和薄膜制备工艺流程146

5.3.2 印刷工艺技术中影响印刷质量的主要因素147

5.3.3 关键印刷工艺控制对薄膜性能的影响148

5.4 薄膜烧结工艺对染料敏化太阳电池性能的影响149

5.4.1 最高平台烧结工艺的实验研究149

5.4.2 中间平台烧结工艺对电池光伏性能的影响152

5.5 大面积DSC器件实验152

5.5.1 串联大面积电池组件152

5.5.2 并联大面积电池组件154

5.5.3 高效大面积电池实验156

参考文献163

第6章 电池性能测试与表征164

6.1 电解质中扩散物种的表观扩散系数164

6.1.1 循环伏安法164

6.1.2 超微电极稳态伏安法165

6.1.3 超微电极计时电流法166

6.2 半导体带边移动测试方法168

6.2.1 Mott-Schottky作图法168

6.2.2 光谱电化学法170

6.2.3 电化学法171

6.3 电池内部电荷传输和界面特性测试172

6.3.1 电化学阻抗谱172

6.3.2 强度调制光电流/光电压谱174

6.3.3 开路光电压衰减法175

6.3.4 短路光电流法177

6.3.5 瞬态光电流/光电压法177

6.3.6 瞬态吸收光谱178

6.4 电池光伏性能测试179

6.4.1 光伏性能测试参数179

6.4.2 光伏性能测试标准181

6.4.3 光伏性能测试原理182

6.4.4 光伏性能多通道实时监测183

参考文献185

第7章 电池组件及其应用189

7.1 组件基本要求189

7.2 电池组件的原材料及部件190

7.2.1 面板玻璃190

7.2.2 胶质密封材料191

7.2.3 背面材料193

7.2.4 边框194

7.2.5 接线盒194

7.3 组件电路的设计195

7.3.1 失配损失195

7.3.2 DSC组件的热损失196

7.4 电池组件生产工艺197

7.4.1 电池组件生产工序197

7.4.2 电池组件自动化生产线200

7.5 电池组件的应用201

7.5.1 独立光伏阵列的应用与技术201

7.5.2 建筑一体化的应用与设计206

7.5.3 光伏农业一体化的应用208

参考文献209

索引211