基于納米晶TiO2染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極的研究.pdf

1、光陽(yáng)極是染料敏化太陽(yáng)能電池的核心組件，直接決定著光子的生成、傳輸與收集效率，從而影響電池的光電轉(zhuǎn)換效率。本文采用溶膠-凝膠結(jié)合水熱法（兩步法）制備納米晶態(tài)TiO2顆粒，并以此制備多孔半導(dǎo)體薄膜并組裝電池，系統(tǒng)地研究了納米晶TiO2顆粒制備過(guò)程中各個(gè)因素對(duì)其形貌、晶型及對(duì)電池性能的影響，并對(duì)光陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化及摻雜改性。
　　首先通過(guò)對(duì)電池光電轉(zhuǎn)換效率的考察，以鈦酸四異丙酯為主要原料，采用兩步法研究了染料敏化太陽(yáng)能電池光陽(yáng)極中納米

2、晶 TiO2顆粒的制備及電池的組裝工藝，并使用正交數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析確定最佳工藝條件：在水解過(guò)程中，將10ml濃硝酸加入無(wú)水乙醇與去離子水體積比為5:1的溶劑中，然后將鈦源以4ml/min逐滴加入并在冰水浴中劇烈攪拌形成溶膠，控制鈦源在體系中的濃度為0.1M；水熱處理?xiàng)l件為：轉(zhuǎn)移鈦溶膠至水熱釜，以5℃/min升溫至220℃并保溫12h。以此制備的納米晶TiO2顆粒所組裝的電池性能最佳，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到6.21％。
　　其次，通過(guò)Ti

3、Cl4溶液引入致密TiO2層，研究表明致密TiO2層能有效提高染料敏化太陽(yáng)能電池的性能，當(dāng)空白電極經(jīng)過(guò)0.05M TiCl4溶液在70℃處理30min后，所組裝的電池短路電流密度與光電轉(zhuǎn)化效率分別提高了38.59%與35.46%，達(dá)到11.24mA·cm-2與5.91%。在此基礎(chǔ)上，增加散射層則可進(jìn)一步提高電池的性能，較之空白電池，其光電轉(zhuǎn)換效率提高了近50%，達(dá)到6.52%。
　　最后，使用片狀石墨烯與商業(yè)P25粉體制備了復(fù)合電