染料敏化太陽(yáng)能電池電極改性研究.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池(DyeSensitizedSolarCell，簡(jiǎn)稱(chēng)DSSC)由瑞士洛桑高等理工學(xué)院Gretzel教授于1991年率先制備，立即受到國(guó)際上廣泛的關(guān)注和重視。之后各國(guó)科研人員對(duì)其進(jìn)行大量的研究并取得了一定的進(jìn)展，但仍存在許多尚需解決的問(wèn)題，如其核心部件TiO2納米晶膜的光電轉(zhuǎn)換性能有待提高、染料急需低成本化、開(kāi)發(fā)高效電解質(zhì)與固態(tài)電解質(zhì)、如何實(shí)現(xiàn)電池大面積化以及電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等。
　　 本文采用改進(jìn)的溶膠-凝膠制備

2、工藝以及利用聚苯乙烯作為造孔劑制備Gd、N共摻雜多孔TiO2納米薄膜，分析了薄膜中孔隙、粒徑大小等對(duì)薄膜性能的影響；根據(jù)第一原理研究軌道有序態(tài)及其對(duì)光電性能的影響，定性和定量分析TiO2的能帶變化與摻雜Gd/N等物質(zhì)的關(guān)系。研究結(jié)果表明：
　　 溶膠-凝膠法所得薄膜在500℃溫度下煅燒得到的TiO2為銳鈦礦晶型，顆粒的大小約為20nm。膜的表面出現(xiàn)較多的孔隙，沒(méi)有團(tuán)聚和裂痕。以此薄膜組裝了DSSC，通過(guò)對(duì)其電池的I-V測(cè)試，Ti

3、O2薄膜厚度約10μm時(shí)，其光電池的性能最好，其開(kāi)路電壓為0.382v，短路電流為0.332mA。TiO2結(jié)構(gòu)的多孔隙性保證了較多染料的吸附，進(jìn)而增強(qiáng)了捕獲太陽(yáng)光的能力，薄膜的合適的厚度有利于使染料分子及電解質(zhì)充分地吸附到納米TiO2中，有利于載流子的傳輸和轉(zhuǎn)移，抑制復(fù)合與暗電流。
　　 以聚苯乙烯(PS)微球?yàn)樵炜讋?，結(jié)合溶膠-凝膠法制備了具有良好光電性能的銳鈦礦多孔TiO2薄膜電極。其中PS微球乳液為7％時(shí)，TiO2薄膜電極

4、表面分布著較多孔徑均勻的圓形小孔，其光電轉(zhuǎn)換效率效果最優(yōu)，短路電流Isc為0.4979mA/cm2，開(kāi)路電壓Voc為0.6696V，填充因子FF為38.15％，比沒(méi)有造孔劑時(shí)效果有大幅提高。而通過(guò)Gd、N共摻雜制備的多孔電極最好的效果，在摻雜Gd為0.5％，摻雜N為0.3％。時(shí)候，效果達(dá)到最好，其開(kāi)路電壓為0.649v。短路電流為0.713mA/cm2，相對(duì)沒(méi)有摻雜的多孔膜電極其效率提高51.47％。
　　 采用密度泛函理論的平