染料敏化太陽能電池陽極的制備與性能研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSSC)以其可持續(xù)發(fā)展性、環(huán)境友好性和簡單的制備工藝以及低成本等優(yōu)點(diǎn)成為世界范圍內(nèi)的研究熱點(diǎn)。DSSC光電轉(zhuǎn)化效率受陽極的制備方法和工藝影響甚大，優(yōu)化陽極增強(qiáng)光吸收、減少電子復(fù)合成為研究的重點(diǎn)。論文研究了DSSC光陽極的制備、優(yōu)化及改性。利用提拉法、水熱法等制備了TiO2光陽極，并對TiO2進(jìn)行離子(N、Al3+、Ni2+、Zn2+)摻雜改性；同時研究了ZnO光陽極的制備工藝。對相應(yīng)的光陽極材料進(jìn)行相結(jié)構(gòu)和表面形貌

2、表征，并測試了基于不同光陽極的DSSC光電轉(zhuǎn)化性能和電化學(xué)性能。 研究表明，以TiO2作為陽極的DSSC的電性能優(yōu)于以ZnO作為陽極的DSSC。本文在170℃水熱TiO2，研磨漿料的時候不加乙酰丙酮和乳化劑OP的情況下獲得了最高光電轉(zhuǎn)化效率的DSSC，達(dá)6.37％；在乙酸鋅與三乙醇胺的物質(zhì)的量比為1：16時獲得了以ZnO作陽極的DSSC中最高光電轉(zhuǎn)化效率，達(dá)1.83％。 結(jié)果表明，適當(dāng)厚度TiO2致密膜能夠同時提高短路電

3、流和開路電壓。適當(dāng)?shù)墓怅枠O膜厚可以有效提高開路電壓。170℃水熱法制備的TiO2光陽極具有最高的光電轉(zhuǎn)化效率。N摻雜TiO2的DSSC開路電壓隨著摻N量的增加而增加，短路電流密度隨之先增大后減小，填充因子比未摻N的有顯著提高；而金屬離子Al3+、Ni2+、Zn2+的摻雜并不能提高DSSC的性能。在強(qiáng)堿制備ZnO的DSSC中，片狀ZnO光陽極組成的DSSC短路電流密度大，開路電壓隨鹽堿比減小而增大。堿路徑制備的電池比酸路徑的短路電流密度大