基于金納米可控增感的太陽(yáng)能電池.pdf

1、貴金屬納米粒子，如金和銀，由于它們不同于金屬本體的獨(dú)特的物理和化學(xué)特性以及潛在的用途，已經(jīng)吸引了越來(lái)越多的關(guān)注。隨著世界能源的逐漸匱乏，太陽(yáng)能電池作為一種新型能源，具有環(huán)保、成本低等特性，逐漸引起人們的關(guān)注。因此，研究貴金屬增感太陽(yáng)能電池，具有一定的意義。 本文通過(guò)晶種合成法制備了金納米粒子溶液，并通過(guò)紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（UV-Vis）、透射電子顯微鏡（TEM）進(jìn)行表征。紫外可見(jiàn)光譜顯示金納米棒有兩個(gè)等離子共振峰，橫軸的等離子共

2、振吸收峰在520nm左右，縱軸的等離子共振吸收峰隨著縱橫比的增大而紅移，且峰強(qiáng)度也逐漸增強(qiáng)；球形晶種僅在520nm左右有一個(gè)等離子共振峰。透射電子顯微鏡表明：晶種的直徑大約為20nm，金納米棒的縱橫比從2到4．6之間變化。將金納米粒子修飾至TiO2納米膜上，制成可控納米Au-TiO2納米膜，作為增感太陽(yáng)能電池的光陽(yáng)極。用紫外可見(jiàn)吸收光譜對(duì)可控納米Au-TiO2納米膜進(jìn)行表征，證明可控金納米的等離子共振特性沒(méi)有改變，只是等離子共振吸收峰發(fā)

3、生移動(dòng)。 用循環(huán)伏安法測(cè)定五種氧化還原電對(duì)的表觀電位，分別使用這五種氧化還原電對(duì)，測(cè)定縱橫比為4．5的金納米棒制成的太陽(yáng)能電池的開(kāi)路光電壓和短路光電流，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明開(kāi)路光電壓隨著表觀電位的增大而增大，與理論一致，而短路光電流并無(wú)此關(guān)系。因此，綜合開(kāi)路光電壓和短路光電流兩方面，得到最佳氧化還原電對(duì)為Fe2+/Fe3+，最優(yōu)比例為3：2。 以Fe2+/Fe3+為氧化還原電對(duì)，測(cè)定可控金納米增感太陽(yáng)能電池的性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

4、隨著金納米棒縱橫比的增加，其短路光電流也增大，球形晶種位于中間，可能是由于等離子共振不同引起的?？v橫比為4．5金納米棒制成的電池的填充因子為0．48，能量轉(zhuǎn)化效率為0．024％。 通過(guò)穩(wěn)態(tài)紫外可見(jiàn)光譜及其瞬態(tài)吸收光譜（TAS），研究了在可見(jiàn)光照射下的Au-TiO2納米膜的電荷分離機(jī)理。其機(jī)理為：以表面等離子共振為基礎(chǔ)的金納米粒子，在可見(jiàn)光照射下變?yōu)楣饧ぐl(fā)狀態(tài)的金納米粒子，然后光激發(fā)電子注入到TiO2導(dǎo)帶中。同時(shí)，被氧化的金納米粒