染料敏化太陽(yáng)電池一維結(jié)構(gòu)陽(yáng)極薄膜合成及等離激元效應(yīng)的應(yīng)用.pdf

1、在染料敏化太陽(yáng)電池(DSSC)中，光陽(yáng)極材料起著吸附染料，將受到光照而產(chǎn)生的光生電子傳輸?shù)綄?dǎo)電層，并流向外電路的作用。因此關(guān)于半導(dǎo)體陽(yáng)極薄膜的研究受到了全世界科學(xué)家的關(guān)注，是染料敏化太陽(yáng)電池的重要課題之一。在目前的研究中，納米ZnO、TiO2、SnO2、 SrTiO3等半導(dǎo)體氧化物，都可以作為制備染料敏化太陽(yáng)電池的半導(dǎo)體薄膜材料。但是到目前為止，在諸多可用材料中，DSSC中應(yīng)用的絕大部分半導(dǎo)體材料仍是TiO2。傳統(tǒng)的光陽(yáng)極采用TiO2納

2、米顆粒，主要是由于納米顆粒可以提供較大的比表面積，然而其存在表面態(tài)和晶界，載流子傳輸會(huì)受到限制且易復(fù)合。相比于納米顆粒，垂直有序的一維納米TiO2薄膜具有較快的電子傳輸速度，因此能夠有效減少晶界及表面態(tài)造成的影響。
　　本文采用水熱法在FTO導(dǎo)電玻璃基板表面制備具有棒狀結(jié)構(gòu)的TiO2光陽(yáng)極薄膜，并將其應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)電池。在確定了最佳合成條件的基礎(chǔ)上，我們又在不同條件的環(huán)境下用酸刻蝕棒狀薄膜得到了管狀薄膜。我們發(fā)現(xiàn)在酸性環(huán)境中，

3、120℃下刻蝕5小時(shí)可以得到穩(wěn)定的管狀陣列薄膜。利用酸性環(huán)境將TiO2棒狀結(jié)構(gòu)的薄膜刻蝕成管狀結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)有更加開(kāi)放的空間，增加光子的散射和光子的路程，加大光吸收效應(yīng);此外由于其有序垂直的結(jié)構(gòu)，有利于電子傳輸，減小界面復(fù)合，有利于電解質(zhì)的充分分散，并且在半導(dǎo)體與電解質(zhì)之間形成的三維尺度界面有利于促進(jìn)光化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，獲得較高質(zhì)量較好性能的陽(yáng)極薄膜，進(jìn)一步提高電池的光電流及能量轉(zhuǎn)換效率。
　　我們利用