分形結(jié)構(gòu)電極在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、目前，隨著傳統(tǒng)資源短缺、環(huán)境污染等問題的日益凸顯，開發(fā)利用太陽能是解決能源問題行之有效的手段，而太陽能電池是高效利用太陽能的重要方式。近年來，染料敏化太陽能電池（Dye Sensitized Solar Cell，DSSC）以及鈣鈦礦太陽能電池受到廣泛關(guān)注。但是由于受傳統(tǒng)電池平板結(jié)構(gòu)的束縛，電極在法向上的結(jié)構(gòu)潛力仍然未能被充分挖掘，太陽光未能得到充分利用。森林是自然界中最普遍的太陽能采集系統(tǒng)。森林表面的起伏、褶皺增加受光面積來提高對光的

2、利用；當(dāng)光透過表面進(jìn)入森林內(nèi)部后由于光的散射、反射，森林能通過枝葉的多級結(jié)構(gòu)的層層捕獲來提高對光的利用。研究采用簡單的電沉積方法在一維纖維以及二維平板上，制備了具有減反射效應(yīng)的仿生分形結(jié)構(gòu)的森林型電極，再通過水熱法在分形結(jié)構(gòu)電極的表面生長出納米氧化鋅陣列半導(dǎo)體層，并且由此組裝了低成本的微森林型DSSC。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①基于分形生長動力學(xué)的擴(kuò)散限制凝聚模型（DLA）設(shè)計了薄膜反應(yīng)器、全浸圓周式反應(yīng)器、定向槽式反應(yīng)器三種電

3、解槽，并且利用這三種電解槽分別制備出了具有行道樹形貌、穗狀形貌、森林形貌的枝晶陣列的新型電極，并且通過對鎳枝晶的分形生長進(jìn)行調(diào)控，研究優(yōu)化了鎳枝晶分形生長的條件。②通過固體紫外-可見光譜和熒光光譜表征發(fā)現(xiàn)微森林型分形鎳枝晶具有顯著的光減反效應(yīng)。相比于鎳平板，在300-800nm的波長范圍內(nèi)，光在分形鎳枝晶表面的反射率降低了30％，并且還發(fā)現(xiàn)微米尺度\納米尺度（Micro-Dendrite\Nano-ZnO）的有機(jī)耦合能提高電極捕獲光子的