Cu和Ag摻雜TiO2染敏電池制備及光譜電化學(xué)性能研究.pdf

1、能源和環(huán)境問題是目前全球關(guān)注的重點(diǎn)問題，解決這兩個(gè)問題的關(guān)鍵方式是尋找綠色清潔能源替代當(dāng)前大量消耗的儲(chǔ)量有限的化石能源。太陽能光電應(yīng)用是未來能源發(fā)展的主要形式，而染料敏化太陽能電池是其中的研究重點(diǎn)。二氧化鈦?zhàn)鳛樵擃愲姵貞?yīng)用最為廣泛的光陽極材料，備受科研工作者關(guān)注。
　　本文以摻雜改性二氧化鈦為目的，通過溶膠-水熱合成方法制備過渡金屬Cu、Ag摻雜二氧化鈦粉體。對(duì)制備的粉體通過 XRD等手段等進(jìn)行表征和測(cè)試。得到如下結(jié)果，Cu摻雜和

2、Ag摻雜對(duì)二氧化鈦晶型影響較小，但由于Cu-O-Ti鍵和Ag-O-Ti鍵的形成，使得晶粒生長(zhǎng)受阻，形成的顆粒粒徑相對(duì)較小。另外，Cu摻雜使得二氧化鈦吸收帶邊發(fā)生大幅度紅移，且在可見區(qū)范圍內(nèi)吸收增強(qiáng)。而由于Ag自身光電性質(zhì)與Cu的差異，Ag摻雜對(duì)二氧化鈦光吸收紅移程度影響較小，但仍有紅移。將制備的粉體用作染料敏化太陽能電池光陽極材料，組裝電池測(cè)試光電性能。測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，Cu和Ag摻雜DSSC總效率伴隨摻雜濃度的增加先增大后減小。對(duì)于Cu摻雜

3、二氧化鈦光陽極染料敏化太陽能電池，當(dāng)Cu摻雜原子比為1.0％時(shí)，由此組裝的染料敏化太陽能電池η最高達(dá)6.12%。這主要是因?yàn)檫m量的摻雜有效的提高了材料對(duì)于太陽光的利用率，從而提高了電池性能。而載流子捕獲中心則會(huì)由于過量的摻雜引起缺陷增加而增多，影響了短路電流密度，進(jìn)而影響電池效率。對(duì)于Ag摻雜二氧化鈦光陽極染料敏化太陽能電池，當(dāng)Ag摻雜原子比為1.2%時(shí)，由此組裝的染料敏化太陽能電池η最高達(dá)7.34%。除摻雜改變了二氧化鈦光吸收性之外，

4、由于Ag具有更好的導(dǎo)電性且易形成納米粒子進(jìn)一步減少了光陽極的載流子捕獲中心，所以其效率相對(duì)Cu摻雜較高。另外，由于TiCl4后處理二氧化鈦光陽極可有效增加光陽極膜比表面積，增大染料吸附量，提高光捕獲率。所以論文研究了TiCl4后處理摻雜改性二氧化鈦光陽極染料敏化太陽能電池性能，發(fā)現(xiàn)處理后并不改變因摻雜引起的電池性能變化規(guī)律，但可有效提高不同摻雜元素和不同摻雜濃度電池的光電轉(zhuǎn)換效率。結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道，實(shí)驗(yàn)通過變溫光譜電化學(xué)測(cè)試方法研究了Cu摻