染料敏化太陽(yáng)能電池TiO2光散射層結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）作為傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池有力的競(jìng)爭(zhēng)者，受到研究者廣泛的關(guān)注。作為DSSC關(guān)鍵部件之一的光陽(yáng)極，成為研究的熱點(diǎn)。根據(jù)Mie散射理論，當(dāng)顆粒的大小與光的波長(zhǎng)相當(dāng)時(shí)，光會(huì)在薄膜內(nèi)部發(fā)生多次散射，從而增強(qiáng)了染料對(duì)光子捕獲的幾率，提高光生電流。
　　本論文采用溶膠凝膠法合成了TiO2球體，通過(guò)調(diào)節(jié)陳化時(shí)間、鈦酸丁酯的用量、氯化鉀的濃度，合成了尺寸為250 nm，650 nm，1100 nm的TiO2球。將其作為雙層

2、結(jié)構(gòu)光陽(yáng)極的散射層，組裝成DSSC進(jìn)行J-V曲線測(cè)試，并對(duì)光陽(yáng)極薄膜的漫反射光譜、染料吸附量的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，探討了不同尺寸的大顆粒對(duì)DSSC光電性能的影響。研究結(jié)果表明，當(dāng)在光陽(yáng)極散射層引入250 nmTiO2球時(shí)，DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率最佳，與只有純P25納米粒子傳輸層的DSSC相比，提高了24.48％，其對(duì)入射光良好的散射性能極大地彌補(bǔ)了染料吸附量較低的缺陷。
　　為了制備一種既對(duì)入射光有良好的散射性能，又有較高的染料吸附

3、量的材料，本論文對(duì)TiO2球體在氨水的存在下進(jìn)行溶劑熱處理，得到分級(jí)TiO2聚集體球（初級(jí)結(jié)構(gòu)為球體，球體表面承載有納米梭狀體）。通過(guò)對(duì)水熱時(shí)間、氨水添加量的調(diào)節(jié)，詳細(xì)地探討了這種分級(jí)TiO2聚集體球的形成機(jī)理。將其作為雙層結(jié)構(gòu)光陽(yáng)極的散射層，組裝成DSSC進(jìn)行J-V曲線測(cè)試。當(dāng)在DSSC光陽(yáng)極散射層引入水熱時(shí)間為18 h的產(chǎn)物時(shí)，光電轉(zhuǎn)化效率最佳，達(dá)到6.4%。通過(guò)對(duì)光陽(yáng)極薄膜的漫反射光譜及染料吸附量的分析，對(duì)比了溶劑熱處理前后，薄膜