染料敏化太陽能電池用光陽極材料制備及性能研究.pdf

1、本文研究了染料敏化電池的制備工藝，并且在設計和制備了不同形貌的光陽極半導體層及 TiO2材料的基礎上，分別制備了聯(lián)吡啶釕類及卟啉類染料敏化太陽能電池，通過優(yōu)化材料性能、光學性能及電化學性能提升電池的光電轉化效率。
　　采用商品化的P25納米顆粒為原料，通過調節(jié)分散溶劑和分散方式得到制作最為均勻漿料的方法。對比和研究了漿料涂布的工藝及厚度，確定以絲網(wǎng)印刷的方法制備高效的染料敏化太陽能電池的工藝。
　　通過微乳液法合成了高比表面

2、積的TiO2材料，并以此為散射核心制備出具有核心漸進結構的染料敏化太陽能電池。通過光電轉化效率測試證明具有漸進結構的電池的光電轉化效率達到7.34％，相比普通均一結構電池提升了20.43%。以 porphyrine-1為敏化劑，制備了核心漸進卟啉類染料敏化太陽能電池，光電轉化效率達到4.04%。通過對比發(fā)現(xiàn)，漸進結構的半導體層更有利于提升卟啉類電池的光電性能，相比與普通均一結構的電池提升了21.34%。
　　利用模板法制備了具有不

3、同孔徑的半導體層，通過對比其材料學及光學性質，證明了半導體層中孔徑越大，光吸收及散射作用越強，但單位光陽極的染料吸附能力越差。通過將不同尺寸孔徑的半導體層按照不同順序涂布，制備出具有孔徑漸進結構的染料敏化電池。通過光電性能測試證明，具有孔徑漸進變大的染料敏化電池的光電轉化效率最高，達到7.80%。交流阻抗測試表明，孔徑漸進變大結構的半導體層可以有效的滲透電解質，從而降低電池內阻，進而得到更好的光電性能。以 porphyrine-2為敏化

4、劑，制備了孔徑漸進卟啉類染料敏化太陽能電池，光電轉化效率達到6.01%，比普通光陽極制得電池的光電性能提升14.48%。
　　采用多種方法制備了不同形貌但尺寸近似的TiO2材料，將它們制備成均一或多層結構的染料敏化電池，并對比和分析其光電性能。通過研究發(fā)現(xiàn)，亞微米級 TiO2更適于作為電池中的散射層，最高可以使聯(lián)吡啶釕類電池的光電轉化效率達到6.21%。通過電化學測試證明具有連續(xù)結構的TiO2可提升電池的電子傳輸壽命。利用porp

5、hyrine-3制備出具有多種散射層結構的卟啉類染料敏化電池，發(fā)現(xiàn)無論哪種TiO2材料制備的散射層均可提升卟啉類電池的光電性能，而且提升幅度較聯(lián)吡啶釕類電池大。通過分析單色光量子效率的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)亞微米級材料制備的散射層能有效的提高450-600nm的光譜吸收，彌補了卟啉分子字在500nm左右的吸收缺陷，從而大幅提升光電性能。
　　以簡易法制備的納米顆粒團聚型球，微球為銳鈦礦摻雜少量板鈦礦相的TiO2，并可以通過尿素和聚乙烯吡咯烷酮