染料敏化太能电池中tiolt;,2gt;薄膜电极的制备及应用.pdfVIP

摘要 中 文 摘 要 染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种新型的光电化学电池 由于其价格便宜 制作工艺简单 对环境友好 可制成大面积等优点而成为当前可再生能源研究领 域的一个热点 具有很好的应用前景 DSSC 的研究不仅对探索制备廉价太阳能 电池的途径有实际意义 其研究结果在半导体光电子学 纳米多孔材料 材料界 面理论及光电化学等方面均具有重要的科学意义 本文分别采用水热法 溶胶- 凝胶法制备了 TiO2 胶体 并考察了热处理温度 薄膜厚度等对电池光电性能的 影响 以期提高染料敏化太阳能电池的光电效率 主要研究内容如下 (1) 以钛酸丁酯 冰醋酸为主要原料 在200ºC 下 水热结晶12 小时 450ºC 下热处理0.5 小时后得到多孔TiO2 薄膜电极 分别以Zn2+ Ni2+ Co2+ Cu2+对 纳米 TiO2 薄膜进行表面改性 制备了掺杂不同金属离子的薄膜电极 探讨了不 同金属离子 薄膜厚度及煅烧温度对染料敏化太阳能电池光电性能的影响 以 100W 氙灯作为模拟太阳光 对电池进行光电性能测试 结果表明 掺杂Zn2+ 的 电池光电性能较好 得到了较高的开路电压 达到了 0.822V 因此以Zn2+作为 过渡金属离子的代表对TiO2 薄膜进行表面修饰 当Zn2+为0.08mol/L 热处理温 度为450ºC 薄膜的厚度为6.78μm 时 可获得光电性能较好的电池 (2) 以异丙氧醇钛 吐温-20 为主要原料 表面活性剂吐温-20 为模板 采用 溶胶-凝胶法制备了有序的TiO2 薄膜 对薄膜厚度 热处理温度 表面活性剂用 量等影响染料敏化太阳能电池光电性能的因素进行了研究 以100W 氙灯作为模 拟太阳光 对电池进行光电性能测试表明 当异丙氧醇钛与表面活性剂的摩尔比 为4:1 薄膜的厚度为9.81μm 煅烧温度为500ºC 时 电池的光电性能较好 (3) 采用超声水热联合法 以P25 为原料制备了TiO2 纳米粉体 将其掺杂于 水热法制备的 TiO2 胶体浆料中 并以其为基体 制作了染料敏化太阳能电池的 光阳极 在100W 氙灯照射下 对电池进行光电性能测试 结果表明 纳米粉体 的加入量 煅烧温度 薄膜的厚度均对电池的性能有很大的影响 当纳米颗粒与 胶体质量比为1:2.35 膜的厚度为6.85μm 煅烧温度为450ºC 时 电池的光电性 能较好 关键词 溶胶-凝胶法 水热法 染料敏化太阳能电池 Abstract Dye-sensitized nanocrystalline solar cell (DSSC) is a new type of photoelectric chemical soalr cell with simple preparation procedure, low cost, ample area and friendly to environment, which make it a hot research and a good prospective application. It makes sense in research dye-sensitized solar cells not only in the aspect of groping the manufacture way for low cost and high performance solar cells but also in the aspect of its scientific values in the fields such as semiconductor photoelectronics, nanometer porous materials, the theory of material interface and phot