TiCL3處理對(duì)TiO2基染料敏化太陽能電池光電性能的影響.pdf

1、能源與環(huán)境問題是當(dāng)今世界人類社會(huì)發(fā)展的兩大重要戰(zhàn)略。解決能源危機(jī)同時(shí)必須保護(hù)好環(huán)境，保持人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，所以迫切需要找到一種清潔且可持續(xù)利用的新能源。太陽能因其源源不斷地照射至地面，且清潔無任何污染，成了最具開發(fā)潛力的的新能源之一。而傳統(tǒng)的硅太陽能電池因其制造工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴等影響了其廣泛應(yīng)用。染料敏化太陽能電池(DSSC)是一種新型的太陽能電池，具有成本低廉，制造工藝簡單，且壽命長等優(yōu)點(diǎn)。自從1991年Gratzel教授科研小

2、組取得了突破性進(jìn)展以來，越來越多的研究者被吸引到這一研究領(lǐng)域。陽極材料的開發(fā)成為其中最重要的研究領(lǐng)域之一。目前，二氧化鈦被公認(rèn)為光電轉(zhuǎn)換效率較高的陽極材料，如何進(jìn)一步優(yōu)化二氧化鈦陽極對(duì)提升電池的效率具有很大影響。二氧化鈦陽極優(yōu)化包括新型納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，散射層的添加，復(fù)合結(jié)構(gòu)，表面處理，元素?fù)诫s等多個(gè)方面。本論文著重于二氧化鈦陽極，探討了表面處理和納米結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)電池光電性能的影響，開展的具體工作如下：
　　 采用TiCl3稀溶液對(duì)

3、TiO2陽極進(jìn)行表面處理。將其與未處理的TiO2陽極比較，發(fā)現(xiàn)處理后的微觀結(jié)構(gòu)變化極其細(xì)微，但是比表面積有所下降。而且TiCl3處理后的TiO2薄膜吸附了較少的染料分子，卻獲得了較高的短路電流密度及光電轉(zhuǎn)換效率。通過開路電壓衰減測試分析了其中的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)經(jīng)TiCl3處理后的TiO2薄膜中，電子壽命延長，即電子與電解質(zhì)的復(fù)合反應(yīng)減少了，所以增加了短路電流密度，從而提升了轉(zhuǎn)換效率。相比于傳統(tǒng)的TiCl4處理方法，此方法操作簡單，無須冰浴，且

4、效果顯著。
　　 采用鈦酸丁酯和TiCl3溶液(15wt％)作為兩種鈦源，混合后一步水熱合成了具有納米粒子-納米棒復(fù)合結(jié)構(gòu)且混相的納米TiO2材料。結(jié)合SEM分析，對(duì)納米粒子-納米棒復(fù)合結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理進(jìn)行了解釋。將該復(fù)合結(jié)構(gòu)TiO2與商業(yè)化二氧化鈦-P25作為DSSC的陽極材料進(jìn)行了光電性能方面的對(duì)比。采用阻抗譜分析得出復(fù)合結(jié)構(gòu)TiO2中電子傳輸速度要比在P25薄膜中快，且光生電子壽命也較長，這使得光電流密度增加，從而獲得較高的