染料敏化太电池光阳极材料的制备及性能研究.pdfVIP

摘 要 本文主要制备了Ti02纳米晶、Ti02纳米线及ZnO纳米晶等应用于染料敏化太阳 电池的光阳极材料，并深入系统的研究了不同的光阳极材料对染料敏化太阳电池 (DSSC)光电性能的影响。主要内容包括以下几个方面： 1．利用溶胶一凝胶法与水热晶化技术相结合可控合成了Ti02纳米晶，利用X．射线衍 的材料进行了结构分析。研究结果表明所制备的Ti02纳米晶为直径为20nm左右 的锐钛矿型。并将其制备成可用于丝网印刷的TiO二浆料，通过丝网印刷将其制备 成纳晶TiO二介孔薄膜光阳极后．经染料敏化剂敏化组装成DSSC，它的总光电转 换效率达了9．31％。 2．用简单温和的方法在金属铁板上町控生长了纳米线阵列，并系统的研究了以金属 纳米线阵列作为光阳极的DSSC的光电性能，并取得了3．2％光电转换效率。 3．利用溶剂热法可控合成了ZnO纳米晶，利用X．射线衍射及场发射电子扫描电镜 FESEM和高分辨电子透射电镜HRTEM对制各的材料进行了结构分诉。结果表明 所制备的ZnO纳米晶为纤维锌矿直径大小在10～30nm左右。并系统的分析了以 ZnO介孔薄膜电极为光阳极的DSSC的各项光电参数，并取得了5．26％的光电转 换效率。ZnO介孔薄膜电极具有烧结温度低、Zn元素在地球中的含量较多、生产 成本低和生产工艺简单等特点，非常适合工业化的大舰模生产。 4．系统的研究了TiCl4对TiO：介孔薄膜光阳极的不同处理对染料敏化太阳电池的光 电性能的影响。通过实验我们可以看出对TiO：介孔薄膜电极进行TiCl4溶液自，J．后 处理可以大幅度的提高DSSC的短路光电流密度和总光电转换效率，增强了DSSC 电子寿命、扩散系数和扩散长度，降低了器件的化学电容减小了器件的复合速；窖 常数，明显的提高了器件的光电转换性能。因此说明TiCl4溶液后处理是提高TiO： 介孔薄膜电极性能的关键。 分别使用乙腈／戊腈为溶剂的电解质和无溶剂离子液体电解质，研究单双齿染料对 DSSC光电性能的影响，研究制作高性能染料敏化太阳电池，并对无溶剂离子液体 电解质的器件测试光热稳定性。经过1000h的60。C的长期高温光老化，器件由最 初的总光电转化效率8．22％降低到8．02％，最终达到了起始效率的97．6％。i兑明 该器件光热稳定性高，能保证长期稳定工作，已经达到了以连吡啶钉染料为敏化 剂的器件水平。此项研究为染料敏化太阳电池大面积推广应用提供了新的设计理 念和制作技术。 关键词：染料敏化太阳电池：Ti02纳米晶；ZnO纳米晶；敏化剂：电解质； ofEfficientin ofPoho—AnodesandPerformance Preparation Dve—SensitizedSolarCells Abstract This is Ti02 nanowiresandZnO paperpreparednanoparticles，Ti02 nano—particles usedin solar ofthe cells，and photo-anodesdye—sensitized in—depthsystematicstudy cells． differentanodematerialeffectonthe of solar light opticalpropertiesdye·sensitized The contentsincludethe main followingaspects： methodand