雙層二氧化鈦核殼微球-納米顆粒復合膜太陽能電池的制備.pdf

1、自從1991年Gr(a)tzel將具有高比表面積的納米晶介孔TiO2引入到染料敏化太陽能電池(DSSC)，并取得7.12％的光電轉換效率以來，由于其制備工藝簡單、質量輕、成本低等原因，DSSC引起了人們的廣泛興趣。在過去的二十年間，人們在納米顆粒DSSC的結構設計、材料合成、光電性能表征和機理分析等方面進行了廣泛的研究。就膜電極而言，DSSC的光電轉換性能取決于膜電極的構型和TiO2納米結構的性質。并且，人們已經達到了普遍共識，對于一個

2、性能表現良好的膜電極而言，高比表面積、快速的電子傳輸和較強的光吸收能力是研究者所期待的性能。
　　 在本論文中，主要圍繞具有核殼結構二氧化鈦材料制備和雙層膜電極結構優(yōu)化在DSSC中的應用方面開展如下工作:
　　 將聚乙二醇作為軟模板，采用一種簡單的一步水熱方法成功地制備了具有核殼結構的二氧化鈦微球。這種形貌可以有效地克服一維納米顆粒的光散射性能的局限性，同時能夠克服其比表面積的局限性。將二氧化鈦核殼結構微球作為光陽極的上

3、層薄膜，而P25納米顆粒作為光陽極的底層薄膜，并將這種結構優(yōu)化引入到DSSC中來提高電池的光電轉換效率。然后研究對比了基于三種不同薄膜（P25納米顆粒膜，二氧化鈦核殼結構膜和P25納米顆粒/二氧化鈦核殼結構復合膜）DSSC的光電轉換效率，其中基于P25納米顆粒/二氧化鈦核殼結構復合膜電池具有6.10％的最高光電效率，其短路電流為16.6 mA cm-2，其開路電壓為635 mV，并且其光電效率高于P25。在光電流和光電轉換效率方面，基于