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我眼中的太陽篇一
;摘要:指出了染料敏化太陽能電池(dsscs)作為新一代太陽能電池,具有制備工藝簡單、成本低、效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點·光陽極是染料敏化太陽能電池的核心部分,也是影響電池效率的關(guān)鍵部分。ceo2基復(fù)合材料具有與tio2相匹配的能級結(jié)構(gòu),易形成電子傳輸通道,降低了光生電子-空穴的復(fù)合,電池光電轉(zhuǎn)換效率最高可達到7.05%。介紹了2種不同的ceo2基復(fù)合材料ceo2,au@ceo2:yb/er在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用,并著重分析了其比表面積、光散射能力以及光響應(yīng)能力對染料敏化太陽能電池性能的影響以及研究進展。以供參考。
關(guān)鍵詞:氧化鈰;光陽極;染料敏化太陽能電池;光電轉(zhuǎn)換效率
1 引言
21世紀以來能源已成為人類關(guān)注的焦點,隨著人類社會的高度集約化以及人口總數(shù)不斷增加,人類對于能源的需求也不斷增高。然而,隨著化石能源的枯竭以及全球?qū)厥倚?yīng)的關(guān)注,一系列環(huán)境問題以及能源緊缺問題也相伴而生,因此,開發(fā)利用清潔可再生能源成為人類目前迫切需要解決的問題。據(jù)估計,太陽至少能正常運行約50億萬年,太陽能可謂是取之不盡、用之不竭的能源,隨著人類工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,太陽能電池的光電利用發(fā)展突飛猛進。目前,傳統(tǒng)的染料敏化太陽能電池最高效率已超過12%[1],但遠低于其理論效率30%。因此,研究者們?yōu)榱颂岣遜sscs的光電轉(zhuǎn)換效率,對其關(guān)鍵組分進行了改革最優(yōu)化,本文主要對其關(guān)鍵組分光陽極進行優(yōu)化,討論不同ceo2基復(fù)合光陽極對染料敏化太陽能電池性能影響。
2 染料敏化太陽能電池
染料敏化太陽能電池主要由透明導(dǎo)電基片、光陽極、染料、電解質(zhì)和對電極5個部分構(gòu)成了一個“三明治”結(jié)構(gòu)[2,3]。其中,光陽極為多孔半導(dǎo)體材料形成的薄膜,主要負責(zé)電子的傳輸與收集以及吸附染料。半導(dǎo)體氧化物是dsscs最為普遍的光陽極材料,其具有以下特征:能帶寬度匹配,激發(fā)電子快速注入到光陽極的導(dǎo)帶中;電子傳輸速率快,減小電子與空穴復(fù)合機率;比表面積大,能夠吸附大量的敏化染料;具有多孔結(jié)構(gòu),有利于電解液滲人,促進氧化態(tài)染料分子再生。目前,光陽極的納米材料會采用寬禁帶的半導(dǎo)體氧化物材料如zno、sno2和wo3等。但是這些材料與tio2相比,轉(zhuǎn)換效率還相差甚遠,因此,要尋找和開發(fā)新型組成的光陽極材料以及改善多孔薄膜的微觀結(jié)構(gòu)進而改善電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
氧化鈰是最豐富和最廉價的稀土氧化物。尤其是多孔ceo2材料,由于其具有ce4+/ce3+2種氧化態(tài)以及獨特的孔道結(jié)構(gòu),因此表現(xiàn)出很強的儲氧、放氧功能及高溫快速氧空位擴散能力。dsscs光陽極作為光敏化劑的載體以及收集電子和傳輸電子的介質(zhì),因受到太陽能電池材料本身性質(zhì)的影響,限制了電池的光子一電子轉(zhuǎn)換效率。所以要想從根本上提高dsscs的光電效率就必須拓展電池的光譜響應(yīng)范圍,利用優(yōu)質(zhì)復(fù)合材料提高吸收光的能力。本文主要介紹了2種介孔ceo2基核殼結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體在dsscs光陽極材料的應(yīng)用。
3 ceo2基材料修飾的復(fù)合光陽極
3.1 空心結(jié)構(gòu)ceo2修飾的復(fù)合光陽極
在眾多金屬氧化物中,ceo2具有螢石型面心立方結(jié)構(gòu),其陽離子可在+3價和+4價氧化態(tài)之間切換。wang等[4]將合成的ceo2納米立方體作為輔助材料應(yīng)用到染料敏化太陽能電池中,與tio2形成復(fù)合光陽極,因其鏡面反射作用,使光在電池內(nèi)不斷被反射,提高了可見光的利用率。jang等[5]水熱合成了八面體eu摻雜的ceo2,并將其作為輔助材料應(yīng)到dsscs中,太陽光吸收率明顯增強。目前,氧化鈰的微觀結(jié)構(gòu)和形貌對dsscs性能影響的報道較少。在ceo2的眾多微觀結(jié)構(gòu)中,ceo2空心球納米材料因其獨特的空心結(jié)構(gòu),較大的比表面積和介孔殼層,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、太陽能電池、催化、納米反應(yīng)器及藥物輸送等領(lǐng)域。ceo2空心球又是重要的染料吸附材料,由于其空心結(jié)構(gòu)及染料的靜電吸附作用,而且巨大的比表面積和介孔屬性又為其提供了更多的活性點。he等[6]使用溶熱法制備了納米ceo2空心球,對染料a07具有較好的吸附效果,但是在鍛燒之后,吸附效果降低。
本課題組研究了ceo2的微觀結(jié)構(gòu),以碳球為模板,通過水熱法制備出高比表面積的ceo2空心球如圖1tem,比較其光伏特性,發(fā)現(xiàn)在模擬標準1.5g(100mw/cm2)太陽光照條件下,空白p25光陽極制備的dsscs短路電流達到了12.46ma/cm2,光電轉(zhuǎn)換效率為5.51%。與之相比,空心結(jié)構(gòu)ceo2修飾p25復(fù)合光陽極制備的dsscs短路電流增長到了13.46ma/cm2,光電轉(zhuǎn)換效率為6.36%,增長了15.43%,電池的光電轉(zhuǎn)換效率明顯增強。ceo2空心球顆粒大小均一,均勻的覆蓋在p25表面形成雙層結(jié)構(gòu)光陽極,由于其比表面積和納米顆粒尺寸較大,大大提高了染料的吸附能力,而且ceo2具有與tio2相匹配的能級結(jié)構(gòu),可形成電子傳輸通路,抑制了光生電子一空穴的復(fù)合,進而提高dsscs的光電轉(zhuǎn)換效率。
核殼結(jié)構(gòu)納米材料比表面積較大,光散射能力較強,而且其中的核能夠反射更多的可見光,從而能夠提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。在利用核殼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢基礎(chǔ)上,引入了等離子體共振效應(yīng)(lspr)。有效地電子注入、較高的電子收集效率以及對可見光的充分吸收是保證dsscs光電轉(zhuǎn)換率提高的前提。具有l(wèi)spr的金屬納米顆粒不僅可以修飾在納米球殼層上,還可以在中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成核殼結(jié)構(gòu)。可作為表面等離子激元的有貴金屬鉑、金、銀。zhao peng等[7]用au納米顆粒包覆β-nayf4:er3+/yb3+@sio2。當(dāng)上轉(zhuǎn)換納米晶被包上au納米顆粒后,由于其等離子體共振效應(yīng),上轉(zhuǎn)換效應(yīng)有了很大的增強,同時也提高的光散射能力。yun利用ag和au納米顆粒較高的電子傳輸性能和表面等離子共振效應(yīng),將核殼結(jié)構(gòu)au@ag包覆在tio2中空納米微球上,電池光電轉(zhuǎn)換效率達到9.7%。研究表明ag,au貴金屬粒子的引入,可與半導(dǎo)體形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),從而形成肖特基勢壘,減少光生電子和空穴的復(fù)合。
因此,本課題組采用溶膠一凝膠法制備了au納米離子,接著水熱法在其表面包覆ceo2:yb/er,并通過高溫煅燒得到au@ceo2:yb/er納米材料如圖2tem。將核殼結(jié)構(gòu)au@ceo2yb/er納米材料作為光陽極輔助材料應(yīng)用到dsscs中,在100mw/cm2(am1.5)模擬太陽光下進行了電池的性能測試,發(fā)現(xiàn)ceo2:yb/er制備的dsscs電流為13.58ma/cm2,電池效率6.78%。au@ceo2:yb/er制備的dsscs電流達到了14.25ma/cm2,而電池效率達到了7.05%,比ceo2:yb/er復(fù)合光陽極提高了4.14%。這主要歸結(jié)于這些材料對光不同方向的散射使其傳輸途徑增加,所以增強光的再次吸收,從而提高對光的捕獲利用率。因此引入貴金屬au納米顆粒與摻雜稀土離子能夠增強熒光,拓寬光譜響應(yīng)范圍從而增強上轉(zhuǎn)換效果,最終達到光電轉(zhuǎn)換效率增加的目的。
4 結(jié)語
隨著環(huán)境問題與能源危機的加劇,人們對清潔能源的關(guān)注越來越多。太陽能作為一種儲量極其豐富的清潔能源,將會大大地改善人們的生活。dsscs作為太陽能電池的一種,具有廉價、高效、穩(wěn)定、容易制作等優(yōu)點,具有非常廣闊的發(fā)展前景。dsscs光陽極的結(jié)構(gòu)對電池的效率有著很大的影響,那么有目的地改變納米材料結(jié)構(gòu)是一種直接且主要提高dsscs的光電轉(zhuǎn)換效率的手段。制備納米顆粒核殼復(fù)合結(jié)構(gòu)是一種相當(dāng)好的方法,核殼結(jié)構(gòu)具有比表面積大,表面光散射能力強,能有效的阻礙電子的復(fù)合。由于有些材料表面會存在大量缺陷,然而電子在傳輸?shù)倪^程中,這些缺陷容易捕獲電子,從而降低了電子的傳輸率。合適的核殼結(jié)構(gòu)可以形成勢壘,大大降低電子的復(fù)合率。在利用核殼結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,引入上轉(zhuǎn)換效應(yīng)以及等離子體共振效應(yīng)(lspr)也能夠提高電池效率。首先,采用上轉(zhuǎn)換納米材料,降低了ceo2的禁帶寬度,使得摻雜er,yb的納米材料與tio2之間的能級匹配,抑制了電荷的復(fù)合。而且上轉(zhuǎn)換納米材料能夠?qū)⒎植加?80nm外近紅外區(qū)域的太陽光全部轉(zhuǎn)換為可見光,有效減少了這種不能被完全吸收光子的損失。其次,au納米顆粒的表面等離子共振效應(yīng),拓寬了光譜響應(yīng)范圍,能夠增強上轉(zhuǎn)換效果,提高熒光的發(fā)光強度,從而達到了提高電池光電轉(zhuǎn)換效率的目的。
參考文獻:
基金項目:揚州大學(xué)廣陵學(xué)院大學(xué)生學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新基金項目(編號:yj20180503);揚州大學(xué)廣陵學(xué)院自然科學(xué)研究項目(編號:zkyb180010)
作者簡介:韓含(1998-),女,揚州大學(xué)廣陵學(xué)院學(xué)生。
通訊作者:王敏(1992-),女,助教,碩士,研究方向為新能源材料。
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在一個平淡無奇的日子里,我很偶然地在陽臺上的墻縫中,發(fā)現(xiàn)了一株嫩芽。當(dāng)時我沒怎么注意,也不知道它是一朵太陽花。
一個星期后,我剛從床上起來,就看見那雪白的陽臺上有了一絲鮮紅,讓死氣沉沉的陽臺有了一線生機。我驚訝地蹲在太陽花前,看見它旁邊又抽出了許多嫩芽。我仔細觀察了那個墻縫,發(fā)現(xiàn)里面只有磚頭,沒有一星泥土,真不敢相信它是怎么在沒有泥土和養(yǎng)分的情況下活下來的.。這時,媽媽叫我過去吃飯,我告別了太陽花,吃飯上學(xué)去了。
又一個星期后,那株太陽花多了許多朋友,有紅色的,有金黃的,但永遠沒有比第一朵碩大的,也沒有比第一朵耀眼的。
有一天,我發(fā)現(xiàn)它們有許多都枯萎了,剩下的也奄奄一息,只剩下最后一口氣,就明白它們需要泥土和養(yǎng)分,趕緊從儲錢罐里取出僅有的5元錢,心急火燎地向花鳥市場趕。
老天也要和我作對,當(dāng)我拿著花盆往回趕時,下起了小雨,我走在泥濘的小路上,一步一個腳印。一不小心摔了一跤,忍痛爬起,往回趕。
到家時,也不顧一身的泥水,馬上來到陽臺,還好,花還在,我趕緊把剩下的移到花盆中,把那些枯死的埋入土中。
可有一天,我回到家里時,發(fā)現(xiàn)花盆沒了,就跑去詢問媽媽。媽媽說:“哦,那盆花啊,我扔了,多臟呀。”我一下就傻了,0。1秒過后,我趕緊跑下樓,只為找到我的那盆花,那盆朝著太陽,頑強地扎根于墻縫中的那些令人贊嘆的太陽花!
我最終沒找到那盆花,當(dāng)我回家時,在墻縫中又發(fā)現(xiàn)了一株嫩芽,盡管我不明白它是什么,但我一定不會讓它再離開我的!
我眼中的太陽篇三
作為一名教師,編寫說課稿是必不可少的,寫說課稿能有效幫助我們總結(jié)和提升講課技巧。怎樣寫說課稿才更能起到其作用呢?下面是小編收集整理的冀教版一年級美術(shù)上冊 想象中的太陽說課稿,僅供參考,大家一起來看看吧。
想象是人類一種特殊形式的思維,任何科學(xué)成就都是由人類的想象開始的,因此培養(yǎng)兒童的想像力不僅有助于兒童繪畫能力的提高,而且對兒童的全面發(fā)展也大有益處。
從科學(xué)的角度來講,太陽只不過是浩瀚宇宙中的一顆能夠發(fā)光發(fā)熱的恒星,但是自古以來,太陽一直是人類崇拜的對象,關(guān)于太陽流傳的故事、神話、傳說數(shù)不勝數(shù),其中無不凝聚著世界上各族人民豐富的想象力和創(chuàng)造力,為我們今天的教學(xué)提供了豐沃的人文土壤,教師在教學(xué)中要靈活地運用好多方面的素材,不斷地激發(fā)孩子的想象力和創(chuàng)作熱情,引導(dǎo)他們大膽地表現(xiàn)出自己心目中的一個或幾個與眾不同的太陽形象。
對于六——七歲的孩子來說,注意力不能持久集中,愛動、愛說、
愛唱、愛跳,他們對每件事物都感到新奇,這其中會產(chǎn)生很多的疑問,這疑問中就包含他們大膽而豐富的想象,這種想象正是我們教學(xué)中的切入點,因此,美術(shù)課在這一階段應(yīng)以美術(shù)活動和游戲為載體,給學(xué)生廣闊的自由想象空間,使學(xué)生在輕松愉悅中感受美術(shù)的學(xué)習(xí)樂趣。
知識與技能、學(xué)生能抓住基本形狀特征對太陽進行大膽想象,用各自喜愛的方法創(chuàng)造出有個性的太陽形象。
過程與方法:運用討論、談話的方法豐富學(xué)生關(guān)于太陽的知識,了解太陽與動植物的關(guān)系。
情感態(tài)度與價值觀、在美術(shù)活動中表現(xiàn)出熱愛生活,熱愛大自然的思想感情。
1、肯定和表揚兒童獨特的想法,充分發(fā)揮幼兒的想象力。
2、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并使他們在學(xué)習(xí)過程中感到快樂,獲得成功感。
1、怎樣用線和色來豐富太陽的形象;
2、采用夸張手法和擬人化處理,創(chuàng)作出一個與眾不同的生動有趣的太陽形象。
根據(jù)一年級學(xué)生愛動,愛玩的心理特點,本課我將采用①創(chuàng)設(shè)情境法,激起學(xué)生的興趣,引導(dǎo)學(xué)生進入畫太陽的情境。②、啟發(fā)引導(dǎo)法,啟發(fā)學(xué)生用不同的形和光來表達心中的太陽,除以上兩種方法之外,我還結(jié)合了講話法,討論法,練習(xí)法進行教學(xué),通過這些方法運用讓學(xué)生看一看有關(guān)太陽的圖片,聽一聽關(guān)于太陽的故事,說一說對太陽的“顏色”“形”“光”的表現(xiàn)方法,想一想太陽的特征,練一練對太陽的想象的方法,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)作興趣,最后通過賞識學(xué)生作品,用大拇指和掌聲來肯定學(xué)生作品的方法,讓學(xué)生體驗成功的樂趣。
1、體現(xiàn)“以美術(shù)切入的綜合”
根據(jù)新的課程標準設(shè)計的教學(xué)活動,設(shè)計綜合性學(xué)習(xí)。在教學(xué)內(nèi)容上體現(xiàn)了以美術(shù)為主的綜合。在美術(shù)教學(xué)中,圍繞“種太陽”這一主線,自然的融入、自然科學(xué)、音樂等學(xué)科的內(nèi)容。
2、體現(xiàn)“以人為本”的教改理念
教師根據(jù)學(xué)生的年齡特征和課程內(nèi)容,采取活潑多樣的`游戲活動和新型的學(xué)習(xí)方式,游戲在課堂中反復(fù)出現(xiàn),使學(xué)生在玩中學(xué),學(xué)中玩。教學(xué)過程中,教師不僅是教學(xué)活動的組織者、引導(dǎo)者,還參與到學(xué)生活動中,成為學(xué)生的朋友和伙伴,是他們遇到困難時的援助者,也是他們的積極的贊賞者、激勵者。
1、首先以神秘嘉賓為引子,激發(fā)學(xué)生好奇心,導(dǎo)入課題。
2、講新授課
(1)通過回憶、觀察、說出太陽的特點,通過小組回答說出搜集到的有關(guān)太陽的資料,最后通過課件,了解太陽的科學(xué)知識。
(2)播放《后羿射日》的故事,激發(fā)興趣,感受傳統(tǒng)文化,啟發(fā)學(xué)生思考。
(3)欣賞同齡人作品,學(xué)習(xí)繪畫方法。欣賞同齡人的作品能夠在學(xué)生心中產(chǎn)生共鳴,達到良好的欣賞效果。
3、學(xué)生創(chuàng)作,老師進行巡回指導(dǎo)。
學(xué)生創(chuàng)作前我將提出要求,可以讓小朋友通過小組合作或者個別完成的方法運用各種材料的方法進行創(chuàng)作。這個過程我將會給學(xué)生20分鐘的創(chuàng)作時間。
4、離下課還有5分鐘時。我會將一些優(yōu)秀學(xué)生作品進行收集并貼與黑板,這些是我收集來的學(xué)生作品(出示圖片)讓學(xué)生自評,互評,評價自己作品的獨特之處,評述別人作品的獨特和不足之處,然后老師進行總結(jié)性評述。
5、小結(jié)、太陽給我們帶來溫暖與光明,使我們的生活幸福又快樂,使我們每天都有燦爛的笑容,讓我們好好學(xué)習(xí),多了解大自然,美化環(huán)境,減輕污染,也讓太陽每天都能露出笑臉。
我眼中的太陽篇四
這世上存在著一種人,生活在陽光下,卻無法掩示對黑暗的喜愛,硬生生地用手遮住陽光進入黑色的瞳孔。無法平復(fù)的哀傷,在黑夜中滋生,而在陽光下,它被照得灰飛湮滅。舉起手,擋住陽光——僅僅遮住了小塊陰涼,任悲哀在臉上蔓延,讓孤寂的心得到點點安慰。
西樓上,有位夢中人,在冗長的夢中尋找著曾經(jīng)的記憶。
“鳳閣龍樓連霄漢,玉樹瓊枝作煙蘿。”曾經(jīng)的一切,在夢中是多么的親切與熟悉啊!“紅酥手,黃滕酒,滿城春色宮墻柳。”生活的`地方也是多么的諳熟啊!他曾經(jīng)在那里笑過,醉過……“紅日以高三丈透,金爐次第添香獸,佳人舞點金釵溜,酒惡是沾花蕊嗅,別殿遙聞蕭鼓奏。”日子就在這樣的生活中日復(fù)一日,日子波瀾不驚,他以為這一生都可以在這樣的生活中繼續(xù)。然而,一天“一旦歸為臣虜,沈腰潘鬢消磨。”變了,一切的一切,都從此改變了。
當(dāng)他和著樂曲的《虞美人》,在這幽幽的深居中演奏時,已經(jīng)感到不詳?shù)膩砼R。
隨后,飲鴆——永遠得揮別陽光。
人,無法抵抗陽光,陽光會撒遍這個世界的每一個角落。
此時的蔭翳,下一刻會被陽光照亮。
陽光也會通過指縫撒向愁人的臉。
人,應(yīng)當(dāng)堅強!人,應(yīng)當(dāng)面對現(xiàn)實!