TiO-,2-染料敏化太陽能電池陽極的制備研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類對能源的需求越來越大，新能源的開發(fā)至關(guān)重要。太陽能作為一種無污染和永不枯竭的能源受到廣泛關(guān)注，而染料敏化納米晶太陽能電池(DSSC)是開發(fā)利用太陽能的最有效途徑之一。在本研究中，首先根據(jù)文獻報道，組裝了DSSC器件，考察了DSSC光陽極TiO2薄膜的表面形貌、厚度和結(jié)構(gòu)等因素對DSSC光電性能的影響，確定了DSSC各個組成部分的制作條件，優(yōu)化了DSSC的制作工藝。利用Uv-vis、XRD、SEM等分析技術(shù)對薄

2、膜結(jié)構(gòu)進行了表征，采用電化學(xué)工作站測試系統(tǒng)測試了DSSC器件的光電性能實驗結(jié)果表明，光陽極使用方法一即一種研磨后刮涂的方法制作的一層經(jīng)TiCl4進行表面處理的薄膜，電解液為含有I-/I3-氧化還原對的有機溶液，對電極為390℃下退火的鉑修飾對電極，幾個部分組合而成的DSSC，在5mW/cm2的弱光照和100mW/cm2的標準太陽光照強度下光電轉(zhuǎn)化效率分別為1.73％和2.28％。使用方法二即一種攪拌后刮涂的方法制備的兩層膜電極，在5mW

3、/cm2的弱光照和100mW/cm2的標準太陽光照強度下光電轉(zhuǎn)化效率分別為2.75％和1.15％。
　　 采用原位聚合溶膠-凝膠法，合成了高晶化度、大比表面積、小粒徑的TiO2納米晶薄膜，利用該薄膜制作了具有“微納米”復(fù)合結(jié)構(gòu)的TiO2光陽極，并將它們組裝成DSSC器件。研究了光陽極的這種“微納米”復(fù)合結(jié)構(gòu)與組裝成的DSSC光電性能的關(guān)系。實驗結(jié)果表明，使用方法三制備的膠體制作的兩層TiO2膜陽極(C-C)在5mW/cm2的弱光

4、照下的光電轉(zhuǎn)換效率達到了11.83％；使用方法三結(jié)合方法二制備的復(fù)合膜陽極(B-C)在100mW/cm2的標準太陽光照強度下的轉(zhuǎn)化效率要高于單獨使用其中一層薄膜制備的光陽極，達到2.86％。微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的TiO2層為染料在較厚薄膜陽極上的吸附提供了更好的途徑和更大的表面積，因此增加了電池的光捕獲效率。同時“微納米”復(fù)合結(jié)構(gòu)為電解質(zhì)中氧化還原電對的擴散和滲透提供了更暢通的孔道，促進了染料與電解質(zhì)溶液之間的電荷轉(zhuǎn)移。此外探討了Cu2O-T