反膠團微乳液法制備染料敏化太陽能電池光電極TiO2薄膜.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSC)是一種新型的光電化學(xué)太陽能電池，與半導(dǎo)體太陽能電池相比，具有成本低、制備工藝簡單、環(huán)境友好等優(yōu)點，引起各國研究者的廣泛的關(guān)注。染料敏化TiO2多孔薄膜光電極是DSC的核心部分，國內(nèi)外關(guān)于DSC光電極TiO2薄膜的制備方法主要有：溶膠凝膠法、水熱合成法、粉末涂敷法、電化學(xué)沉積法等多種方法。這些制備方法主要存在兩個問題：(1)很難控制納米顆粒團聚，難以獲得高分散的納米顆粒；(2)獲得高純度的銳鈦礦型納米TiO2的

2、工藝比較復(fù)雜。因而研究一種工藝簡單、顆粒分散性好、能有效避免常規(guī)方法難以獲得高純度的銳鈦礦型納米TiO2的缺陷的方法，非常具有理論和實際意義。
　　本文主要研究了四氫呋喃(THF)改性 CTAB/水/正丁醇/環(huán)己烷的反膠團微乳液體系制備非晶態(tài)TiO2多孔薄膜，及其作為DSC光電極薄膜的光電性能。探討了所采用的CTAB/水/正丁醇/環(huán)己烷反膠團微乳液體系各參數(shù)，如反應(yīng)物濃度、表面活性劑分子膜柔性、反應(yīng)溫度和顆粒熟化，對非晶態(tài)TiO2

3、多孔薄膜的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和光電轉(zhuǎn)換性能的影響；以及 THF對CTAB/水/正丁醇/環(huán)己烷微乳液體系的改性作用機理和對非晶態(tài)TiO2多孔薄膜的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)和光電轉(zhuǎn)換性能的影響。研究結(jié)果表明：以水/環(huán)己烷/CTAB/正丁醇/THF為1:4:0.6:0.6:2.7～5.4的質(zhì)量比例混合成五組分微乳液，“鈦源”/水的體積比為1:1，將所制備的TiO2膠體前驅(qū)液熟化10天，所制備的納米非晶態(tài)TiO2多孔薄膜微觀結(jié)構(gòu)為最佳狀態(tài)，光電轉(zhuǎn)換性能較好。TH

4、F對水/環(huán)己烷/CTAB/正丁醇反膠團微乳液體系制備 TiO2多孔薄膜的改性機理的探究發(fā)現(xiàn)，THF的作用在于：在水解前，將微乳液中作為微型反應(yīng)器的反膠團先行分散，避免了常規(guī)微乳液體系中因膠團的數(shù)量和濃度通常較大，而引起的反膠團聚集；在水解反應(yīng)后，能夠使水合TiO2顆粒保持有一定的距離，可以避免在干燥燒結(jié)過程中因距離太近而造成薄膜破裂等不良后果。
　　為了證明非晶態(tài)TiO2薄膜用于DSC是個有效的組件，本研究用DSC光電極薄膜常用制

5、備方法之一——粉末涂敷法,制備出晶態(tài)的納米TiO2多孔薄膜光電極。比較分析了非晶態(tài)TiO2薄膜與納米晶TiO2薄膜的微觀性能，以及兩者作為光電極的光電轉(zhuǎn)換性能的異同。研究結(jié)果表明：THF改性的反膠團微乳液體系制備出均勻非晶態(tài) TiO2薄膜，薄膜中 TiO2顆粒呈完整球形、粒徑分布均勻、平均粒徑為20nm，其能像用P25粉體制備的納米晶態(tài)薄膜一樣，顆粒相互連接形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，得到多孔薄膜，能滿足DSC光電極材料高比表面積和多孔性的要求。把這