具有納米管陣列界面層的鈦基柔性染料敏化太陽能電池的制備及性能.pdf

1、染料敏化太陽能電池(Dye-sensitizedsolarcells，DSSCs)以光電轉(zhuǎn)化效率高、制備工藝簡單、價格低廉等優(yōu)點引起了各國研究者的高度關(guān)注。為了拓寬染料敏化太陽電池的應用領(lǐng)域，科學家們嘗試利用輕便可彎折的柔性導電基板代替重量大、易破碎、昂貴的鍍有銦錫金屬氧化物導電層的玻璃來制備DSSCs。一般常用的柔性基板是聚合物導電基板，但是由于聚合物基板的熱穩(wěn)定性不夠，在其上制備的光陽極不能高溫燒結(jié)，導致二氧化鈦納米晶顆粒之間連接性

2、不夠，電池性能不夠好。導電性優(yōu)異且耐電解液腐蝕的鈦箔用作光陽極基板，可耐受高溫燒結(jié)，光從對電極面照射到電池，即可克服金屬不透光的缺點。此外，金屬鈦箔基板與多孔二氧化鈦納米晶薄膜難以形成牢固的界面結(jié)合。因此，如何通過物理化學方法增加金屬鈦箔基板與多孔氧化物之間的結(jié)合力也是增加電池性能的有效手段。
　　 針對以上問題本文開展了以下幾個方面的研究:
　　 (1)以高透過率的ITO-PET為對電極基板，利用離子濺射法制備出高透過

3、率(60％-85％(:)400-800nm)高催化活性的柔性Pt對電極，比較了不同濺射條件下制備的柔性染料敏化太陽能電池的(I)-(V)性能。當濺射時間為20s時，DSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率最高，為4.0％。
　　 (2)利用陽極氧化法，分別在NH4F和HF這兩種電解液體系中在鈦箔基板上成功制備了結(jié)構(gòu)規(guī)整有序的高密度TiO2納米管陣列。結(jié)合TiO2納米管陣列的形成機理，考察了不同電解液體系中不同陽極氧化電壓和不同陽極氧化時間對納米

4、管陣列形成的影響。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)可發(fā)現(xiàn)，NH4F電解液體系制備得到的TiO2納米管陣列厚度約在1.3-3μm左右，管徑約在60-70nm左右，HF電解液體系制備得到的TiO2納米管管徑約在60-70nm，厚度約在150-285nm。
　　 (3)利用離子濺射制備的高催化活性高透過性的Pt電極作為對電極，經(jīng)陽極氧化處理的鈦箔作為光陽極基板，組裝成DSSCs電池。TiO2納米晶薄膜厚度對背面照射的染料敏化太陽

5、能電池性能有明顯影響，當絲網(wǎng)印刷層數(shù)為8層時，膜厚為17μm，電池性能最佳。分析并比較了不同氧化條件形成的TiO2納米管阻擋層對所制備的柔性DSSC的光電性能的影響，發(fā)現(xiàn)在NH4F體系中，當陽極氧化時間為60min，電壓為30V時得到的TiO2納米管阻擋層制備的電池的光電轉(zhuǎn)換效率最高，達到了5.1％;在HF體系中，當陽極氧化時間為60min，電壓為60V時得到的TiO2納米管制備的電池的光電轉(zhuǎn)換效率最高，為4.9％。利用TiCl4溶液處