一維TiO2基碳對(duì)電極鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究.pdf

1、自2009年全新的光敏材料有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦應(yīng)用到太陽(yáng)能電池中，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展就開(kāi)始突飛猛進(jìn)，電池效率得到顯著提高，迄今為止以鈣鈦礦為光敏材料的固態(tài)太陽(yáng)能電池效率已經(jīng)超過(guò)20％。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池成為科研工作者的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，通常包含有空穴傳輸層和貴金屬對(duì)電極，這兩種物質(zhì)的價(jià)格都非常昂貴，為了降低鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制作成本，簡(jiǎn)化操作流程，一種基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展起來(lái)，該電池的特點(diǎn)是通過(guò)印刷

2、的技術(shù)在FTO上沉積TiO2電子傳輸層、ZrO2間隔層、碳層，之后填充鈣鈦礦光吸收層。而在TiO2電子傳輸層中，不同形貌的TiO2結(jié)構(gòu)對(duì)電池也有不同影響，TiO2納米棒因其有一維電子傳輸通道可以有效減少電子和空穴的復(fù)合被應(yīng)用在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中。
　　本論文用水熱法制備出了不同水熱溫度和不同水熱時(shí)間的TiO2納米棒，然后采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)將其組裝成無(wú)空穴傳輸層、ZrO2做間隔層、碳為對(duì)電極的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。并對(duì)不同條件下制備的電池

3、做了性能測(cè)試。主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)采用水熱法在導(dǎo)電玻璃基底上生長(zhǎng)TiO2納米棒陣列，探討了不同水熱時(shí)間和不同水熱溫度對(duì)TiO2納米棒形貌以及厚度的影響，并用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)等手段對(duì)薄膜的形貌進(jìn)行表征。然后分別將它們組裝成無(wú)空穴傳輸層、碳對(duì)電極的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，研究了性能最佳時(shí)TiO2納米棒的形貌和厚度。結(jié)果表明:當(dāng)水熱時(shí)間為60min，溫度為180℃時(shí)，TiO2納米棒是稀疏均勻的，厚度約為

4、300nm，有利于鈣鈦礦的填充和傳輸，此時(shí)無(wú)空穴傳輸層碳為對(duì)電極的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率最佳，效率達(dá)到7.60％。
　　(2)采用旋涂法在TiO2納米棒上旋涂一層BaTiO3顆粒制得TiO2/BaTiO3納米復(fù)合材料，分別將TiO2納米棒和TiO2/BaTiO3復(fù)合材料組裝成無(wú)空穴傳輸層、碳為對(duì)電極的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，通過(guò)SEM、EDS、紫外可見(jiàn)吸光光譜圖(UV-VIS)、EIS等手段對(duì)其進(jìn)行表征和分析，結(jié)果表明TiO2/BaTiO