Cu和Ag摻雜TiO2染敏電池制備及光譜電化學性能研究.pdf

1、能源和環(huán)境問題是目前全球關注的重點問題，解決這兩個問題的關鍵方式是尋找綠色清潔能源替代當前大量消耗的儲量有限的化石能源。太陽能光電應用是未來能源發(fā)展的主要形式，而染料敏化太陽能電池是其中的研究重點。二氧化鈦作為該類電池應用最為廣泛的光陽極材料，備受科研工作者關注。
　　本文以摻雜改性二氧化鈦為目的，通過溶膠-水熱合成方法制備過渡金屬Cu、Ag摻雜二氧化鈦粉體。對制備的粉體通過 XRD等手段等進行表征和測試。得到如下結果，Cu摻雜和

2、Ag摻雜對二氧化鈦晶型影響較小，但由于Cu-O-Ti鍵和Ag-O-Ti鍵的形成，使得晶粒生長受阻，形成的顆粒粒徑相對較小。另外，Cu摻雜使得二氧化鈦吸收帶邊發(fā)生大幅度紅移，且在可見區(qū)范圍內吸收增強。而由于Ag自身光電性質與Cu的差異，Ag摻雜對二氧化鈦光吸收紅移程度影響較小，但仍有紅移。將制備的粉體用作染料敏化太陽能電池光陽極材料，組裝電池測試光電性能。測試后發(fā)現，Cu和Ag摻雜DSSC總效率伴隨摻雜濃度的增加先增大后減小。對于Cu摻雜

3、二氧化鈦光陽極染料敏化太陽能電池，當Cu摻雜原子比為1.0％時，由此組裝的染料敏化太陽能電池η最高達6.12%。這主要是因為適量的摻雜有效的提高了材料對于太陽光的利用率，從而提高了電池性能。而載流子捕獲中心則會由于過量的摻雜引起缺陷增加而增多，影響了短路電流密度，進而影響電池效率。對于Ag摻雜二氧化鈦光陽極染料敏化太陽能電池，當Ag摻雜原子比為1.2%時，由此組裝的染料敏化太陽能電池η最高達7.34%。除摻雜改變了二氧化鈦光吸收性之外，

4、由于Ag具有更好的導電性且易形成納米粒子進一步減少了光陽極的載流子捕獲中心，所以其效率相對Cu摻雜較高。另外，由于TiCl4后處理二氧化鈦光陽極可有效增加光陽極膜比表面積，增大染料吸附量，提高光捕獲率。所以論文研究了TiCl4后處理摻雜改性二氧化鈦光陽極染料敏化太陽能電池性能，發(fā)現處理后并不改變因摻雜引起的電池性能變化規(guī)律，但可有效提高不同摻雜元素和不同摻雜濃度電池的光電轉換效率。結合文獻報道，實驗通過變溫光譜電化學測試方法研究了Cu摻