染料敏化納米晶TiO-,2-多孔膜電極的制備及其性能研究.pdf

1、能源危機與環(huán)境污染是人類21世紀面臨的兩大挑戰(zhàn)。太陽能的利用是解決這兩大問題的最有效途徑。染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized Solar Cell，DSC)作為一種新型的光電化學(xué)太陽能電池以其制作工藝簡單，成本低，性能穩(wěn)定等特征而成為研究的熱點。本文對染料敏化太陽能電池納米品TiO<,2>薄膜電極采用基底電沉積前處理、摻雜大顆粒納米粒子、TiCl<,4>后處理、納米粒子的形貌設(shè)計以及降低基板電阻等手段來提高電極光電性能，制

2、備了在AMl.5模擬太陽光、376W/m<'2>光照強度下，光電轉(zhuǎn)化效率超過8﹪染料敏化太陽能電池。 采用醇鹽水解法制各納米TiO<,2>溶膠，經(jīng)濃縮，添加聚乙二醇(PEG)，通過絲網(wǎng)印刷和450℃熱處理后制備了納米晶多孔TiO<,2>薄膜電極，研究了PEG添加量對電極形貌結(jié)構(gòu)和光電性能的影響；研究了不同絲網(wǎng)印刷層數(shù)對光電性能的影響；研究了在制備納米晶多孔TiO<,2>薄膜電極之前，對導(dǎo)電玻璃進行電化學(xué)預(yù)處理對電極光電性能的影響

3、；研究了在納米TiO<,2>溶膠中摻雜大顆粒TiO<,2>粒子對電池光電性能的影響；研究了對薄膜電極TiCl<,4>后處理對電極光電性能的影響；研究了幾種改性方法協(xié)同作川對電極性能的影響。優(yōu)化的電極得到轉(zhuǎn)化效率為4.33﹪的光電轉(zhuǎn)化效率。 采用水熱合成法制各了TiO<,2>納米管，研究了納米管在400℃和450℃熱處理lh后的結(jié)構(gòu)和晶相，納米管經(jīng)400℃熱處理后仍保持管狀結(jié)構(gòu)； 450℃熱處理后得到了納米棒結(jié)構(gòu)。將TiO<,2>

4、納米管以不同比例與從DYESOL購買的TiO<,2>漿料混合，制備了納米管復(fù)合電極。該類納米管復(fù)合電極表現(xiàn)了良好的光電性能，有效面積為1cm<'2>、摩爾比納米管：納米粒=1：1的納米管復(fù)合電極達到了8.22﹪的光電轉(zhuǎn)化效率，明顯高于單用DYESOL購買的TiO<,2>漿料所制備的電極(4.64﹪)。將TiO<,2>納米棒與Degussa公司P25混合制備了納米棒復(fù)合電極，但沒有得到性能明顯高于單純使用P25時的結(jié)果。 對染料敏

5、化太陽能電池直流條件下的等效電路進行伏安特性分析，定性地討論了串聯(lián)電阻R<,S>和并聯(lián)電阻R<,Sh>對電池性能的影響；在R<,s>=0和R<,sh>=∞邊界條件下，通過對電池I-V曲線的數(shù)值模擬，直觀地表現(xiàn)了不同電池串聯(lián)電阻、并聯(lián)電阻和理想因子對電池開路電壓(V<,oc>)、短路電流(I<,sc>)和填充因子(FF)的影響。通過使用不同的導(dǎo)電基板ITO(氧化銦，氧化錫導(dǎo)電玻璃)和FCO(F摻雜二氧化錫導(dǎo)電玻璃)及在其表面印刷銀線米改變