基于納米晶TiO2染料敏化太陽能電池光陽極的研究.pdf

1、光陽極是染料敏化太陽能電池的核心組件，直接決定著光子的生成、傳輸與收集效率，從而影響電池的光電轉換效率。本文采用溶膠-凝膠結合水熱法（兩步法）制備納米晶態(tài)TiO2顆粒，并以此制備多孔半導體薄膜并組裝電池，系統地研究了納米晶TiO2顆粒制備過程中各個因素對其形貌、晶型及對電池性能的影響，并對光陽極的結構進行優(yōu)化及摻雜改性。
　　首先通過對電池光電轉換效率的考察，以鈦酸四異丙酯為主要原料，采用兩步法研究了染料敏化太陽能電池光陽極中納米

2、晶 TiO2顆粒的制備及電池的組裝工藝，并使用正交數據進行統計分析確定最佳工藝條件：在水解過程中，將10ml濃硝酸加入無水乙醇與去離子水體積比為5:1的溶劑中，然后將鈦源以4ml/min逐滴加入并在冰水浴中劇烈攪拌形成溶膠，控制鈦源在體系中的濃度為0.1M；水熱處理條件為：轉移鈦溶膠至水熱釜，以5℃/min升溫至220℃并保溫12h。以此制備的納米晶TiO2顆粒所組裝的電池性能最佳，光電轉化效率達到6.21％。
　　其次，通過Ti

3、Cl4溶液引入致密TiO2層，研究表明致密TiO2層能有效提高染料敏化太陽能電池的性能，當空白電極經過0.05M TiCl4溶液在70℃處理30min后，所組裝的電池短路電流密度與光電轉化效率分別提高了38.59%與35.46%，達到11.24mA·cm-2與5.91%。在此基礎上，增加散射層則可進一步提高電池的性能，較之空白電池，其光電轉換效率提高了近50%，達到6.52%。
　　最后，使用片狀石墨烯與商業(yè)P25粉體制備了復合電