光電熱電復(fù)合材料及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）由于具有低成本、制備方法簡(jiǎn)單、理論轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)在過(guò)去的二十年中受到人們的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是硅太陽(yáng)能電池最有力的競(jìng)爭(zhēng)者，應(yīng)用前景普遍看好。但是到目前為止，實(shí)際制作的DSSC電池最高效率距離理論轉(zhuǎn)換效率還有明顯的差距，因此提高DSSC電池的光電轉(zhuǎn)換效率仍然是DSSC電池產(chǎn)業(yè)化亟待突破的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
　　雖然截至目前最佳的光陽(yáng)極材料依然是納米TiO2，但是TiO2的本征電導(dǎo)率低，限制了導(dǎo)帶電子的傳遞速

2、度，從而大大增加了電子與空穴復(fù)合而產(chǎn)生暗電流的幾率，使得DSSC電池的短路電流密度偏低。針對(duì)這一問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種熱電-光電復(fù)合光陽(yáng)極，將四種不同質(zhì)量的熱電材料NaCo2O4納米纖維摻雜到TiO2光陽(yáng)極中得到熱電-光電納米纖維結(jié)構(gòu)復(fù)合光陽(yáng)極并組裝成DSSC測(cè)試其光電性能。由于NaCo2O4具有較高的電導(dǎo)率，將有助于電子的快速傳輸，結(jié)果表明當(dāng)NaCo2O4納米纖維的摻雜質(zhì)量為0.3wt％時(shí)，電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到9.1%，比純TiO2光陽(yáng)極

3、DSSC的轉(zhuǎn)換效率提高了8.7%。
　　為了探索NaCo2O4的不同形貌對(duì)DSSC的影響，采用傳統(tǒng)的溶膠凝膠法制備NaCo2O4粉體，然后將其摻雜到TiO2光陽(yáng)極中制備出熱電-光電粉體結(jié)構(gòu)復(fù)合光陽(yáng)極并組裝成DSSC，通過(guò)一系列測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)NaCo2O4粉體的摻雜量為0.15wt%時(shí)，電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到最高為8.21%，比不摻雜NaCo2O4時(shí)的轉(zhuǎn)換效率提高了12.6%。
　　采用同軸靜電紡絲法制備TiO2/NaCo2O4

4、同軸納米纖維，然后將其摻雜到TiO2光陽(yáng)極中制備成熱電-光電芯-殼結(jié)構(gòu)復(fù)合光陽(yáng)極并組裝成DSSC，結(jié)果表明在摻雜質(zhì)量為10wt%時(shí)DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到9.05%，效率提高了26.4%。這是因?yàn)镹aCo2O4內(nèi)芯具有較高的電導(dǎo)率，可以作為電子傳輸?shù)目焖偻ǖ缹⒆⑷隩iO2導(dǎo)帶中的電子快速傳遞到透明電極，減小電子空穴復(fù)合幾率，增加電池的短路電流密度；除此之外NaCo2O4還具有一個(gè)非常重要的性質(zhì)，賽貝克效應(yīng)，即熱電材料兩端的溫差會(huì)產(chǎn)生溫