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文檔簡介
1、染料敏化太陽能電池(DSSC)制作工藝簡單,價格低廉,具有潛在的高光電轉(zhuǎn)換效率,成為太陽能電池領(lǐng)域研究的熱點。半導(dǎo)體薄膜是影響DSSC性能的關(guān)鍵材料之一,改善薄膜材料對提高DSSC效率意義重大。TiO2因其低成本、性能穩(wěn)定,是目前研究得最多的半導(dǎo)體薄膜材料,但其電子易復(fù)合限制了電池性能進一步提升。為解決這一問題,探索提高DSSC光電性能的新途徑與方法,本文利用電子傳輸性能優(yōu)良的半導(dǎo)體WO3和電子受體磷鎢酸(PTA)與TiO2復(fù)合,以減少
2、TiO2光陽極電子的復(fù)合,有效改善電子傳輸性能,從而提高電池光電轉(zhuǎn)換效率。
本文分別采用溶液法和溶膠凝膠法制備了WO3顆粒和PTA-TiO2復(fù)合顆粒(PT),再將所制備的產(chǎn)物以一定比例與P25、去離子水、分散劑、乳化劑、造孔劑等配制成TiO2混合漿料,利用簡單的刮涂法分別成功制備出WO3/TiO2、PTA/WO3/TiO2復(fù)合薄膜電極。利用X-射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、傅里變換葉紅外光譜
3、(FT-IR)、X-射線能譜分析(XPS)以及紫外-可見(UV-Vis)吸收光譜進行表征分析。結(jié)果表明PTA與TiO2成功復(fù)合,所制備的PT顆粒以銳鈦礦型為主,粒徑8~12nm;所制備的WO3屬于單斜晶相,粒徑35~50nm。WO3與PT的引入,對TiO2薄膜電極的主要晶型并無影響,而且?guī)缀醪挥绊懕∧さ墓馕招阅堋?br> 在上述基礎(chǔ)上,用復(fù)合TiO2薄膜電極吸附N719染料作為工作電極,I3-/I-氧化還原對為電解質(zhì),鉑電極為對電極
4、,組裝成染料敏化太陽能電池,通過I-V曲線、單色光光電轉(zhuǎn)換效率(IPCE)、交流阻抗(EIS)的測試來研究復(fù)合對電池性能的影響。研究表明,WO3、PTA能有效降低薄膜電極內(nèi)部傳輸電阻,減少光生電子的復(fù)合,提高光電轉(zhuǎn)換效率。WO3/TiO2復(fù)合薄膜電極所組裝的電池,性能最佳達到VOC=0.62 mV,JSC=12.10 mA/cm2,η=4.65%。PTA/WO3/,TiO2復(fù)合薄膜電極所組裝的電池效率得到進一步提高,最高效率達到了4.9
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