染料敏化太陽電池中介孔TiO2薄膜電極的優(yōu)化及電子傳輸性能的研究.pdf

1、本文以染料敏化太陽電池（DSC）為研究對象，通過對介孔 TiO2薄膜電極的優(yōu)化、設計與制備了具有不同組成和微觀結(jié)構(gòu)的薄膜電極，利用C106染料對其進行敏化，組裝太陽電池，并測試評價其光電性能參數(shù)。采用紫外-可見吸收光譜研究了光陽極的光俘獲性能，并利用瞬態(tài)光電壓電流衰減和電化學阻抗分析技術進一步深入研究了納米TiO2/電解質(zhì)界面的電荷分離和復合，以及電荷傳輸和收集微觀動力學機理。包括以下兩個部分：
　?。?）利用溶膠-凝膠法與水熱晶

2、化技術相結(jié)合可控合成平均粒徑為12 nm的銳鈦礦型TiO2納米晶，制作基于不同厚度的介孔TiO2薄膜電極的DSC。研究結(jié)果表明，介孔TiO2薄膜厚度在2.1~9.8μm范圍內(nèi)，隨著薄膜厚度的增加，染料分子吸附量增大，從而增強了光俘獲能力，雖然開路光電壓有所下降，但短路電流密度大幅提升，且電子壽命和電子擴散系數(shù)增大，改善DSC的性能參數(shù)，提高了太陽電池的功率轉(zhuǎn)換效率。但當薄膜厚度超過9.8μm繼續(xù)增加，電子傳輸路徑增長、TiO2薄膜內(nèi)陷阱

3、態(tài)急劇增加和電荷復合速率上升等，致使光陽極的電子傳輸和收集性能下降，反而限制DSC功率轉(zhuǎn)換效率的提升。
　　（2）利用水熱合成法制備平均內(nèi)直徑約為5 nm，外直徑約為8 nm以及長度范圍是200~400 nm的一維TiO2-B納米管，將TiO2-B納米管以不同添加比例與TiO2納米晶混合，制備納米管/納米晶復合結(jié)構(gòu)薄膜電極的DSC。研究探討了一維TiO2-B納米管的添加對DSC電子傳輸性能的影響。控制納米管的添加量，基于納米管/納