TiO2-CNTs染料敏化太陽能電池.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSSC)因其較低的生產(chǎn)成本、簡單的生產(chǎn)工藝以及較高的光電轉(zhuǎn)換效率而受到全球研究人員的廣泛關(guān)注。其中,光陽極和對電極是染料敏化太陽能電池的重要組成部分,它們性能的好壞對于染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率的提高有著重要作用。本文主要針對DSSC的光陽極和對電極開展相應(yīng)的研究工作:
　　1、研究了活性劑對TiO2漿料分散均勻性的影響,設(shè)計了一種新的TiO2漿料配方應(yīng)用于DSSC。采用不同的活性劑通過研磨法制備TiO

2、2漿料,通過優(yōu)化制備出了分散均勻、具備良好的形貌和多孔結(jié)構(gòu)TiO2薄膜,染料的吸附、電解液的滲入和電子的傳輸速率得以有效的提高。DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率達到了2.86％,比商用漿料提高了10％。
　　2、系統(tǒng)研究了光陽極中CNTs的摻雜對DSSC性能的影響。通過不同質(zhì)量分數(shù)的CNTs對TiO2進行摻雜,形成TiO2/CNTs復(fù)合膜。測試結(jié)果表明:添加0.05wt.％的CNTs制備出的DSSC的短路電流達到了9.02mA/cm2,比未

3、摻雜CNTs的DSSC提高了近25％,同時 DSSC光電轉(zhuǎn)換效率則由2.86％提升到了3.51％,提升了近23％。
　　3、對商用TiO2漿料的表面處理進行了研究。利用不同濃度TiCl4溶液對的TiO2漿料進行表面處理,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):0.1mol/L的TiCl4溶液對TiO2漿料的性能改善最好,得到了最佳光電轉(zhuǎn)換效率3.74％;當(dāng)TiCl4的濃度由0mol/L增加到0.1mol/L時,DSSC的短路電流從7.83mA/cm2增加到

4、了12.51mA/cm2,提升了近60％;開路電壓基本保持不變?yōu)?.68V。
　　4、深入研究官能化的CNTs對DSSC性能的影響。對碳納米管進行官能化處理即酸化處理之后,CNTs表面嫁接了官能團羧基(-COOH),并且具備良好的分散性。將官能化之后的不同質(zhì)量分數(shù)的CNTs摻雜到TiO2漿料中,制備TiO2/CNTs復(fù)合膜,并利用0.1mol/L的TiCl4溶液對其進行表面處理。得到規(guī)律性的結(jié)論:當(dāng)CNTs的量從0wt.％增加到0

5、.06wt.％時,DSSC的短路電流從10.38mA/cm2增加到了14.74mA/cm2,提升了42％,光電轉(zhuǎn)換效率從4.32％增加到了6.23％,增加了44％;當(dāng)CNTs的質(zhì)量分數(shù)繼續(xù)增加后,DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率和短路電流都下降的比較明顯。
　　5、對電極研究結(jié)果表明:通過蒸發(fā)鍍Pt對電極制備的染料敏化太陽能電池的短路電流為7.87mA/cm2,開路電壓為0.62V,光電轉(zhuǎn)換效率為2.20％。在Pt對電極表面生長垂直于基底管