染料敏化太陽能電池光電陽極的制備與改性研究.pdf

1、地球上一系列不可避免的環(huán)境問題會隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛快發(fā)展而出現(xiàn)，太陽能和風(fēng)能等可再生能源的開發(fā)利用已迫在眉睫。太陽能是一種源源不斷、無窮無盡的清潔能源。染料敏化太陽能電池（DSSC）代表著第三代太陽能電池，它有著制作工藝簡單、價格便宜、效率高等特點，因而具有良好的發(fā)展前景。但 DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率與商業(yè)化的太陽能電池比起來有著一定的差距。染料敏化太陽能電池的重要組成部分是 TiO2薄膜光陽極，電池的光電轉(zhuǎn)換效率跟其性能有著重要的影響。本

2、文通過對提高電子傳輸速度、提高染料的吸附量和抑制電荷復(fù)合等角度優(yōu)化制備了電池光陽極，有效提高了電池的光電性能。主要內(nèi)容及實驗結(jié)果如下：
　　（1）制備一維納米陣列/半導(dǎo)體復(fù)合光陽極。一維 TiO2納米棒陣列是通過水熱法在 F TO基底上生長的，通過水熱對一維 TiO2納米棒陣列進(jìn)行刻蝕，再通過浸泡法，在刻蝕后的一維 TiO2納米棒陣列上填充 TiO2分子，得到一維納米陣列/半導(dǎo)體復(fù)合光陽極。對經(jīng)過了兩次處理后的染料敏化太陽能電池的

3、光電性能進(jìn)行了研究。以此為基礎(chǔ)制備的染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為2.23％，比沒進(jìn)行處理的電池提高了63%。電池性能的提高歸因于 TiO2納米顆粒填充到刻蝕后納米棒間的孔隙中，使得染料的吸附量增多。
　?。?）通過刮刀法和浸泡的方式制備出用 TiC l4同時處理 F TO玻璃與薄膜的光陽極。通過浸泡 TiC l4溶液在 F TO玻璃上制備一層 TiO2阻隔層，然后煅燒處理，再用刮刀法在經(jīng)過處理后的 F TO玻璃上制備一層 Ti

4、O2薄膜后進(jìn)行煅燒處理，得到 TiC l4共同處理 F TO玻璃與薄膜的光陽極。研究了用 TiC l4同時處理 F TO玻璃與薄膜的染料敏化太陽能電池的光電性能。與TiC l4單獨處理 TiO2薄膜或 F TO玻璃相比， TiC l4同時處理 F TO玻璃與薄膜的光陽極表現(xiàn)出更好的光電性能，其光電轉(zhuǎn)換效率為3.34%，相比沒經(jīng)處理過的純 TiO2薄膜光陽極提高了38%。電池性能的提高歸功于 TiO2薄層緊密的結(jié)構(gòu)，這可以使載流子的復(fù)合速

5、率得到抑制和提高電子的注入效率。此外，緊密度更高的 TiO2薄膜結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)粒子間連接性，使得染料的吸附量提高。
　?。?）通過絲網(wǎng)印刷法制備了二氧化鈦納米片薄膜光陽極。將二氧化鈦納米片薄膜浸泡在 M nC l2或 M gC l2與 TiC l4的混合溶液中并通過后續(xù)的煅燒處理成功地制備出 TiO2/M nTiO3、和 TiO2/M gTiO3和 TiO2/M nTiO3/M gTiO3半導(dǎo)體復(fù)合光陽極。研究了 M nTiO3和