基于TiO2的染料敏化太陽能電池研究.pdf

1、基于TiO2的染料敏化太陽能電池，因其制作簡單、成本低廉和高的理論轉(zhuǎn)化效率而引起研究人員的廣泛關注。本論文采用溶膠凝膠法和水熱法制備TiO2薄膜來制備染料敏化電池，利用差熱分析、掃描電鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、X射線衍射(XRD)以及光電轉(zhuǎn)化測量等手段，研究了制備條件對電池光電性能的影響。
　　 本文分析了采用溶膠凝膠法制備的TiO2納米粉末，發(fā)現(xiàn)未進行熱處理時粉末為無定形態(tài)，300℃熱處理后粉末為銳鈦礦晶型，600

2、℃熱處理后粉末開始出現(xiàn)部分金紅石型。粉末的平均晶粒大小隨熱處理溫度的升高而增大，平均晶粒大小由300℃的17.58nm增大到800℃的49.55nm；利用溶膠凝膠法制備的納米TiO2粉末，然后制備了薄膜經(jīng)450℃熱處理30min后組裝的染料敏化電池，利用I-V測試系統(tǒng)測量得知，得到最大的開路電壓和短路電流，分別為0.53V，5.11mA/cm2。研究了水熱法獲得的TiO2納米粉末為原料制成的太陽能電池，發(fā)現(xiàn)增大Ti4+濃度對電池的轉(zhuǎn)化效

3、率有微量的增大效應；隨TiO2薄膜厚度的增加電池的光電轉(zhuǎn)化效率提高，在達到一定數(shù)值后繼續(xù)增加厚度時轉(zhuǎn)化效率會降低，在薄膜厚度為9.3μm的時候光電效率達到最大為4.09％；利用氫氧化鈉溶液水熱處理獲得的TiO2粉末來制備的薄膜電池，制備的電池的光電轉(zhuǎn)化效率有一定的提高，達4.16％。結果表明，制備TiO2過程中可以通過增大鈦源濃度、強堿處理來優(yōu)化了TiO2晶體結構或表面形貌，從而改善染料敏化太陽能電池的光電性能。另外，還可以通過控制薄膜