水熱合成CuGaO2納米材料及其在染料敏化太陽能電池中的應用研究.pdf

1、通過pn疊層染料敏化太陽能電池（DSSC）結構設計，打破傳統(tǒng)的基于n型納米半導體DSSC（n型DSSC）的效率瓶頸、進一步提升電池性能，是推動廉價DSSC技術走向實用化的重要步驟和有益探索。發(fā)展寬帶隙、高透明、高導電的p型納米半導體電極材料，提升p型DSSC性能，是未來實現(xiàn)高效pn疊層DSSC的關鍵。本論文針對目前p型半導體電極材料匱乏的現(xiàn)狀，集中研究p型半導體CuGaO2納米材料，研究水熱合成規(guī)律控制尺寸形貌，分析材料物理化學性質，并

2、將其成功應用于p型DSSC的電極材料，取得了明顯優(yōu)于傳統(tǒng)NiO電極材料的電池性能。所研究內容如下：
　?。?）系統(tǒng)研究水熱合成工藝，包括pH值、反應物濃度、有機添加劑、前驅體溫度、反應時間等，對產物形貌尺寸的調控規(guī)律，制備出尺寸較小的CuGaO2納米晶材料，比表面積達到37.9m2·g-1；
　　（2）針對材料的性質特點，開發(fā)機械壓制薄膜沉積工藝，優(yōu)化膜厚，得到優(yōu)化的CuGaO2基p型DSSC電池性能，開路電壓為199.3m

3、V，顯著高于NiO參比電極；短路電流達2.048mA·cm-2，略高于NiO的1.89mA·cm-2；光電轉換效率達到0.182％，相比NiO參比電極提高了2.5倍。
　?。?）電池機理研究表明，相比于NiO較高的開路電壓是由于CuGaO2半導體價帶位置相對真空能級更負導致的，從NiO的-5.15eV移動到CuGaO2的-5.29eV。短路電流的提升，主要有兩個方面的原因：1）CuGaO2尺寸控制使得其染料吸附量達到接近NiO的水