染料敏化太陽電池TiO-,2-復(fù)合薄膜研究.pdf

1、納米尺度的TiO<,2>半導(dǎo)體因具有較高的禁帶寬度和穩(wěn)定的耐光腐蝕性而被認為是極具潛力的的太陽電池光電極材料<'[1]>。目前，染料敏化太陽電池(DSSC)光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達到11％<'[2]>；但是納米TiO<,2>電極也存在一定的問題，由于，禁帶寬度較大，只能吸收紫外光，導(dǎo)致太陽能的利用率較低；另外，TiO<,2>薄膜中存在著大量的表面態(tài)<'[3]>，表面態(tài)能級位于禁帶之中，是局域的，這些局域態(tài)構(gòu)成陷阱，束縛了電子在薄膜中的運動，使

2、得電子在薄膜中的傳輸時間增大。由于薄膜太陽電池的半導(dǎo)體與電解液界面上沒有過渡層，反向電子轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生暗電流，從而降低了TiO<,2>電池總的效率。 通過對TiO<,2>薄膜進行摻雜復(fù)合，改變TiO<,2>中雜質(zhì)能級及深能級結(jié)構(gòu)。使之向有利于電子轉(zhuǎn)移的方向進行，可以抑制電子一空穴的復(fù)合，進而提高DSSC電池的光電性能，目前摻雜的多為有催化性能的過渡金屬，在這方面已取得了一些進展。 本實驗采用溶膠凝膠法結(jié)合絲網(wǎng)印刷法在導(dǎo)電玻璃

3、表面制備多孔二氧化鈦薄膜，用溶液浸漬法在多孔TiO<,2>薄膜上分別沉積了一層Zn(Ac)<,2>和Mg(Ac)<,2>薄膜，經(jīng)過熱處理制得ZnO/TiO<,2>和MgO/TiO<,2>復(fù)合薄膜；用摻雜法在溶膠中加入znFe<,2>O<,4>，制備摻雜ZnFe<,2>O<,4>的復(fù)合薄膜。用X射線衍射儀測定凝膠前驅(qū)體粉體在不同熱處理溫度下的晶體變化情況；紫外一可見分光光度計測定復(fù)合、摻雜前后薄膜的吸光度；掃描電鏡及原子力顯微鏡觀察薄膜的

4、表面形貌及斷面結(jié)構(gòu)；用數(shù)顯測厚指示表測定不同浸漬時間的復(fù)合薄膜的厚度；用數(shù)字式四探針測試儀測定導(dǎo)電玻璃熱處理前后的方塊電阻；用太陽電池測定儀在模擬太陽光條件下，測定染料敏化太陽能電池的輸出性能。 結(jié)果表明：以10℃/min升溫至500℃，保溫30min后自然冷卻，可以制得底層致密，表層多孔的TiO<,2>薄膜電極。浸泡Zn(Ac)<,2>和Mg(Ac)<,2>的TiO<,2>薄膜經(jīng)過450℃熱處理后，得到性能較好的復(fù)合薄膜，并且