以二羧基乳酸絡(luò)鈦酸銨為鈦源制備納米氧化鈦及其DSSCs性能研究.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池(Dye-sensitized solar cells，DSSCs)以制備工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、光電轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)引起了各國(guó)研究者的高度關(guān)注。二氧化鈦納米晶光陽(yáng)極作為染料敏化太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵材料始終是研究重點(diǎn)之一。常用于制備二氧化鈦納米晶的鈦源主要為鈦無(wú)機(jī)鹽和鈦醇鹽，但它們反應(yīng)活性較高，當(dāng)反應(yīng)溫度或酸堿度改變時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的大塊沉淀。其中鈦無(wú)機(jī)鹽在水解過(guò)程中會(huì)釋放出大量的無(wú)機(jī)離子，無(wú)機(jī)離子會(huì)壓縮初始形成膠粒的雙電層，導(dǎo)致

2、較大沉淀顆粒的形成。鈦醇鹽則在水解過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的醇類改變水溶液的介電常數(shù)并在晶面選擇性吸附，對(duì)晶粒的形貌有著復(fù)雜的影響。這些因素導(dǎo)致了所制備的二氧化鈦晶粒分布寬、形貌控制難、團(tuán)聚嚴(yán)重等問(wèn)題。
　　 為優(yōu)化DSSCs光陽(yáng)極界面，常采用四氯化鈦水溶液對(duì)其進(jìn)行后處理改性。但四氯化鈦水解過(guò)程中會(huì)釋放出氯化氫，對(duì)導(dǎo)電基底有一定的腐蝕作用，從而降低電池的性能。另一方面，從光的充分利用考慮，散射層可以提高電池的捕光效率，然而常用的散射層二

3、氧化鈦顆粒存在比表面過(guò)低的問(wèn)題，僅散射光子幾乎不吸附染料，對(duì)電池效率的提高貢獻(xiàn)不太顯著。
　　 針對(duì)以上問(wèn)題本文開(kāi)展了以下幾個(gè)方面的研究：
　　 (1)以水溶性、低反應(yīng)活性的二羥基乳酸絡(luò)鈦酸銨(TALH)為原料，在堿性條件下采用溶膠-凝膠法和水熱法分別制備出了比表面積為168 m2/g、108 m2/g的銳鈦礦相二氧化鈦納米晶。將這兩種納米晶分別制備成光陽(yáng)極并組裝成DSSCs，獲得了7.8％和8.9％的效率。在酸性條件下

4、，通過(guò)水熱處理TALH的水溶液制備出了晶粒尺寸分別約為11和12 nm的兩種二氧化鈦納米晶，用以制備光陽(yáng)極并組裝成DSSCs，分別獲得了5.3％和8.1％的效率。
　　 (2)以TALH為原料尿素為堿源，在95℃的條件下水解回流處理24 h，制備出了弱堿性的淡藍(lán)色銳鈦礦相溶膠，溶膠分散性和穩(wěn)定性優(yōu)良。將該溶膠用于二氧化鈦光陽(yáng)極的后處理，很好地改善了二氧化鈦薄膜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及多孔二氧化鈦薄膜和導(dǎo)電基底的結(jié)合力。經(jīng)改性后的二氧化鈦薄