TiO-WO3復(fù)合光陽(yáng)極的制備及染料敏化太陽(yáng)能電池性能研究.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)制作工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，具有潛在的高光電轉(zhuǎn)換效率，成為太陽(yáng)能電池領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。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(duì)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(jìn)一步提升。為解決這一問(wèn)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(yáng)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(jiǎn)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(jiàn)（UV-Vis）吸收光譜進(jìn)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(duì)TiO2薄膜電極的主要晶型并無(wú)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(duì)為電解質(zhì)，鉑電極為對(duì)電極

4、，組裝成染料敏化太陽(yáng)能電池，通過(guò)I-V曲線、單色光光電轉(zhuǎn)換效率(IPCE)、交流阻抗(EIS)的測(cè)試來(lái)研究復(fù)合對(duì)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(dá)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(jìn)一步提高，最高效率達(dá)到了4.9