染料敏化TiO-,2-薄膜的結(jié)構(gòu)及光電性質(zhì)研究.pdf

1、TiO2作為一種無毒、穩(wěn)定、廉價的寬禁帶半導體是到目前為止制備染料敏化太陽電池（DSSC）光陽極性能最為優(yōu)良的材料之一。本文采用磁控濺射的方法制備了TiO2薄膜，并將其敏化制備成DSSC。用原子力顯微鏡（AFM）、拉曼（Raman）光譜儀、紫外可見分光光度計和太陽能檢測儀分別對TiO2薄膜的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、光學性質(zhì)和DSSC的光伏性能進行了檢測。研究了濺射功率、氧分壓、摻雜等工藝對TiO2薄膜和染料敏化TiO2電極結(jié)構(gòu)及光電性質(zhì)的影

2、響。 根據(jù)對拉曼光譜、透射光譜和AFM圖的分析可知，在一個很小的濺射功率范圍內(nèi)沉積TiO2，Ti靶的濺射處于轉(zhuǎn)變模式下，此時薄膜的沉積速率最大，并且開始形成銳鈦礦結(jié)構(gòu)；隨著氧分壓的增大，薄膜的表面形貌無明顯變化，說明在濺射總氣壓不變時，濺射粒子到達基底的能量變化不大；摻W后，引入了較低導帶電位的雜質(zhì)能級，減小了TiO2的禁帶寬度；少量Al的摻入則有助于TiO2薄膜表面形貌的改善并引起吸收邊的藍移。 通過對TiO2電極吸收

3、光譜的分析可知，TiO2薄膜厚度的增加和Ti3+的減少均有利于染料吸附率的提高。通過對DSSC光伏性能的研究可以得到：TiO2晶體中金紅石結(jié)構(gòu)的形成有利于填充因子的增大；隨著濺射功率的增大，TiO2薄膜厚度增大和銳鈦礦形成均有助于短路電流的提高；而晶格缺陷的改善和鋁的摻入也提高了短路光電流；開路電壓則與TiO2的導帶電位以及暗電流的大小有關(guān)，導帶電位的降低、暗電流的增大降低了開路電壓；光電轉(zhuǎn)換效率由短路電流、開路電壓和填充因子共同決定，