沸石咪唑酯骨架材料膜的制备及其对二氧化钛染料太阳能电池性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的及意义

能源问题是制约目前世界经济发展的首要问题，太阳能作为一种取之不尽、用之不竭、无污染洁净的天然绿色能源，而成为最有希望的能源之一。目前研究和应用最广泛的太阳能电池主要是硅系太阳能电池，但硅系电池原料成本高、生产工艺复杂、效率提高潜力有限（其光电转换效率的理论极限值为30%），限制了其民用化，急需开发低成本的太阳能电池。1991年，grfitzel用多孔纳米结构的tio₂薄膜作电极并在上面吸附染料敏化剂，成功制备出效率为7.1％的太阳能电池，这种太阳能电池称为染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells，dsc)。由于dsc相对低廉的价格、简单的制作工艺和潜在的高光电转换效率，使它有可能取代传统硅系太阳能电池，成为未来太阳能电池的主导。但目前研究的dsc光电转化效率较低，难以应用于实际市场。而沸石咪唑酯骨架结构材料（zifs）是一类具有沸石拓扑结构的新型金属有机骨架材料，由二价zn、co等金属盐和咪唑或咪唑衍生物配体在有机溶剂中反应生成的一种具有沸石骨架结构的材料。凭借zifs材料的高稳定性、大比表面积、结构和功能的可调性，可以减少染料电池内部的暗电流，提高染料电池的光电效率。

1.2国内外研究进展

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究的基本内容及目标

zif-8是zifs中研究得最广泛也是最具有代表性的一种。课题主要研究zifs膜在二氧化钛上的生长，并通过制备方法和实验条件的设计，实现对zifs膜的调控，并研究其对二氧化钛染料太阳能电池性能的优化影响。zif-8薄膜的制备主要有直接合成法、二次生长法、表面功能化和特殊播种法以及逆扩散法。结构决定性能,性能决定应用,不同方法合成的zif-8其性能会有所差别。同时，zif-8膜生长的时间的不同也会影响膜的厚度，进而影响电池性能。通过选用不同的方法或者通过控制生长时间实现对zif-8膜的调控，比较电池性能的差异，从而选出合适的方案。

2.2技术方案及措施

3. 研究计划与安排

1-3周：文献阅读，阅读zifs和dsc相关文献，了解zifs的结构特性及其制备方法，总结文献中相关的制备方法，完成初步的实验计划，并准备相关的实验条件，完成开题报告；开始二氧化钛基染料太阳能电池的制备组装，并对组装的电池性能进行测试，熟悉步骤，保证不加zif-8膜的情况下组装的电池效率相差不大；

6-11周：zifs膜的制备及其对染料太阳能电池效率的优化及其相关测试，比较不同方法制备的膜对于电池性能的影响，并记录实验数据；

12-14周：整理实验数据，分析实验结果，根据相关文献，完成毕业论文的撰写；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] anders hagfeldt, gerrit boschloo, licheng sun, larskloo, and henrik pettersson, dye-sensitized solar cells, chem. rev. 2010, 110:6595–6663.

[2] yafeng li, aiying pang, changju wang and mingdengwei, metal–organic frameworks: promising materials for improving the opencircuit voltage of dye-sensitized solar cells, journal of materialschemistry[j], 2011, 21:17259-17264.

[3] aswani y．porphyrin-sensitized solar cells withcobalt(Ⅲ)一basedredox electrolyte exceed 12 percent efficiency [j]．science，2011，334：629-635.