Zn2SnO4復合材料的制備及其在染料敏化電池上的應(yīng)用研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池以其低成本、高效率和制備簡便、重量輕等優(yōu)點受到越來越多的科學家的關(guān)注。目前研究最多的是二氧化鈦染料敏化電池，這種電池的最高效率已經(jīng)達到12.3％。但是二氧化鈦能夠?qū)γ艋玖媳憩F(xiàn)出不同程度的降解，影響了電池的使用壽命，而且主要吸收紫外光，易受到光蝕，壽命較短，對太陽光的利用率比較低。Zn2SnO4（簡稱ZTO）室溫下禁帶寬度為Eg=3.6eV，已被證實具有高電子遷移率，高電導率和低可見光吸收率的優(yōu)點。但是將ZTO及其復合

2、材料應(yīng)用于染料敏化太陽能電池研究甚少，因此本論文研究探討了ZTO染料敏化電池以及其與石墨烯和ZnO等復合材料在染料敏化電池中的應(yīng)用。
　　 1.分別以氫氧化鈉、無水碳酸鈉和水合肼為礦化劑，合成制備了不同大小粒徑的ZTO半導體，并將其制備成染料敏化電池。結(jié)果發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)大顆粒（粒徑為6μm）的光電效率為0.076％，遠低于小顆粒(粒徑為100 nm)的1.89％的光電效率。研究發(fā)現(xiàn)，粒徑的大小對ZTO染料敏化電池的開路電壓和短路電流密

3、度均有較大的影響:粒徑越大，光電流和開路電壓越小。ZTO的晶化程度越小，那么電池的Jsc也就越低。
　　 2.以石墨粉為原料制備了高純度的石墨烯，并分別以不同濃度的(0.05mg/mL，0.1mg/mL，0.15mg/mL和0.2mg/mL)的石墨烯和大顆粒的ZTO制備成石墨烯/ZTO復合材料，用0.2mg/mL的石墨烯和ZTO制備成復合材料做驗證。結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，石墨烯的添加量的適度增加，可以增加染料電池回路的電流，但開路電壓卻

4、隨著石墨烯的增加而減小，開路電壓反應(yīng)了回路中電子復合和暗電流的大小，說明石墨烯的增加導致了電子復合和暗電流的增加，這是由于石墨烯中所殘留的含氧吸電子基團所造成的。當石墨烯濃度達到0.2mg/mL時，開路電壓和光電流密度均下降，這是因為此時ZTO含量降低導致回路中分離電子空穴的能力降低。因此適當?shù)脑黾邮┑暮磕軌蛴行У母纳芞TO的效率，添加0.15mg/mL的石墨烯時復合材料的光電效率為0.399％，比未加石墨烯時0.076％的光電效