雙層二氧化鈦核殼微球-納米顆粒復(fù)合膜太陽(yáng)能電池的制備.pdf

1、自從1991年Gr(a)tzel將具有高比表面積的納米晶介孔TiO2引入到染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)，并取得7.12％的光電轉(zhuǎn)換效率以來(lái)，由于其制備工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、成本低等原因，DSSC引起了人們的廣泛興趣。在過(guò)去的二十年間，人們?cè)诩{米顆粒DSSC的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料合成、光電性能表征和機(jī)理分析等方面進(jìn)行了廣泛的研究。就膜電極而言，DSSC的光電轉(zhuǎn)換性能取決于膜電極的構(gòu)型和TiO2納米結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。并且，人們已經(jīng)達(dá)到了普遍共識(shí)，對(duì)于一個(gè)

2、性能表現(xiàn)良好的膜電極而言，高比表面積、快速的電子傳輸和較強(qiáng)的光吸收能力是研究者所期待的性能。
　　 在本論文中，主要圍繞具有核殼結(jié)構(gòu)二氧化鈦材料制備和雙層膜電極結(jié)構(gòu)優(yōu)化在DSSC中的應(yīng)用方面開展如下工作:
　　 將聚乙二醇作為軟模板，采用一種簡(jiǎn)單的一步水熱方法成功地制備了具有核殼結(jié)構(gòu)的二氧化鈦微球。這種形貌可以有效地克服一維納米顆粒的光散射性能的局限性，同時(shí)能夠克服其比表面積的局限性。將二氧化鈦核殼結(jié)構(gòu)微球作為光陽(yáng)極的上

3、層薄膜，而P25納米顆粒作為光陽(yáng)極的底層薄膜，并將這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化引入到DSSC中來(lái)提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。然后研究對(duì)比了基于三種不同薄膜（P25納米顆粒膜，二氧化鈦核殼結(jié)構(gòu)膜和P25納米顆粒/二氧化鈦核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合膜）DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率，其中基于P25納米顆粒/二氧化鈦核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合膜電池具有6.10％的最高光電效率，其短路電流為16.6 mA cm-2，其開路電壓為635 mV，并且其光電效率高于P25。在光電流和光電轉(zhuǎn)換效率方面，基于