TiO-,2-染料敏化太陽(yáng)能電池陽(yáng)極的制備研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人類(lèi)對(duì)能源的需求越來(lái)越大，新能源的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。太陽(yáng)能作為一種無(wú)污染和永不枯竭的能源受到廣泛關(guān)注，而染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池(DSSC)是開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的最有效途徑之一。在本研究中，首先根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，組裝了DSSC器件，考察了DSSC光陽(yáng)極TiO2薄膜的表面形貌、厚度和結(jié)構(gòu)等因素對(duì)DSSC光電性能的影響，確定了DSSC各個(gè)組成部分的制作條件，優(yōu)化了DSSC的制作工藝。利用Uv-vis、XRD、SEM等分析技術(shù)對(duì)薄

2、膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，采用電化學(xué)工作站測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試了DSSC器件的光電性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光陽(yáng)極使用方法一即一種研磨后刮涂的方法制作的一層經(jīng)TiCl4進(jìn)行表面處理的薄膜，電解液為含有I-/I3-氧化還原對(duì)的有機(jī)溶液，對(duì)電極為390℃下退火的鉑修飾對(duì)電極，幾個(gè)部分組合而成的DSSC，在5mW/cm2的弱光照和100mW/cm2的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照強(qiáng)度下光電轉(zhuǎn)化效率分別為1.73％和2.28％。使用方法二即一種攪拌后刮涂的方法制備的兩層膜電極，在5mW

3、/cm2的弱光照和100mW/cm2的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照強(qiáng)度下光電轉(zhuǎn)化效率分別為2.75％和1.15％。
　　 采用原位聚合溶膠-凝膠法，合成了高晶化度、大比表面積、小粒徑的TiO2納米晶薄膜，利用該薄膜制作了具有“微納米”復(fù)合結(jié)構(gòu)的TiO2光陽(yáng)極，并將它們組裝成DSSC器件。研究了光陽(yáng)極的這種“微納米”復(fù)合結(jié)構(gòu)與組裝成的DSSC光電性能的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用方法三制備的膠體制作的兩層TiO2膜陽(yáng)極(C-C)在5mW/cm2的弱光

4、照下的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了11.83％；使用方法三結(jié)合方法二制備的復(fù)合膜陽(yáng)極(B-C)在100mW/cm2的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照強(qiáng)度下的轉(zhuǎn)化效率要高于單獨(dú)使用其中一層薄膜制備的光陽(yáng)極，達(dá)到2.86％。微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的TiO2層為染料在較厚薄膜陽(yáng)極上的吸附提供了更好的途徑和更大的表面積，因此增加了電池的光捕獲效率。同時(shí)“微納米”復(fù)合結(jié)構(gòu)為電解質(zhì)中氧化還原電對(duì)的擴(kuò)散和滲透提供了更暢通的孔道，促進(jìn)了染料與電解質(zhì)溶液之間的電荷轉(zhuǎn)移。此外探討了Cu2O-T