SolGel法纳米TiOlt2gt薄膜制备及染料敏化性能研究.pdfVIP

中文摘要 本实验以钛酸丁酯为原料，以无水乙醇和稀硝酸为溶剂配制溶胶．凝胶，经 过浓缩干燥得干凝胶，然后经煅烧得用于制备太阳能电池阳极多孔薄膜的高比表 面的Ti02纳米粉。对溶胶—凝胶过程发生的物理化学变化进行了分析，优化了溶 胶—凝胶的形成条件。考察了不同的工艺条件及参数对制得Ti02纳米粉的晶型、 粒径及比表面积的影响。以制得的高比表面Ti02纳米粉为原料，以溶胶液和去离 子水为结合剂制备太阳能电池阳极薄膜，并用曙红染料对其进行敏化研究，考察 不同的工艺条件对薄膜性能以及电池的开路电压和短路电流的影响，并确定染料 敏化的最佳染料溶液浓度，敏化温度及敏化时间。 通过XRD，TEM，BET等方法对所制备的Ti02粉体的晶型，粒径，比表面积 等进行测试和表征。实验发现所得粉体的性能与热处理温度及保温时间均有关， 煅烧过程中，Ti02干凝胶先生成锐钛矿，在约500℃时，开始向金红石相转变， 到700C全部转变为金红石相。在热处理温度为500℃，保温一定时间可得到能 应用于制备太阳能电池阳极薄膜的Ti02粉体，料径为12～15nm，比表面积约100 m2／g。 实验发现Ti02薄膜的晶体结构、尺寸、形貌、染料的浓度、敏化温度、敏化 时间等对所组装的染料敏化太阳能电池的性能都有很大影响。以所制备粒径为 12～20nm的锐钛矿相粉体为原料，以溶胶液为结合剂制备厚度为10～15岬的太 阳能阳极薄膜，能与基底牢靠的结合，经曙红染料敏化后组装成太阳能电池具有 良好的性能。经实验确定在50℃下染料浓度为O．59／L，敏化30～40min后，可取 得对阳极薄膜较佳的敏化效果，所组装的太阳能电池的开路电压达到0．55V，短 路电流达到0．80mA。 关键词：Ti02纳米粉；溶眩—凝胶：Ti02薄膜；染料敏化 Abstract NanosizedTi02 whichwereusedin of particles preparationnanocrystallineTi02 filmswele metllod．The∞1wasobtained TEOTas preparedbysol—gel byusing or as andchemical HN03 hydrolysisprecursor,C2HsOHsolvent．n地physical the were andtheconditionfortheformation changesduringsol-gelprocessanalyzed of Was effectsof onthe crystalline sol—gel improved．Theprocessingparameters sizeandBETareaof were phases，particle nano-Ti02powdersdiscussed．Ti02 filmsweremadeonITO witll methodand nanoporous glass sol-gel powderspreading weresensitizedincosinesolution．Theeffects method，then ofprocessingparameters thin onthe of andshort—circuitcurrentofthe propertiesfilm，o