染料敏化太陽能電池高效率化的研究.pdf

1、第三代新型薄膜太陽能電池由于其制作工藝簡單、環(huán)境友好、成本低廉，因此是最具有發(fā)展?jié)摿Φ奶柲茈姵刂?。其中，染料敏化太陽能電?Dye-sensitized solar cells,DSCs)是非常有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N新型薄膜太陽能電池。經(jīng)過研究者們的長期研究和探索，目前DSCs的能量轉(zhuǎn)化效率(PCE)已達到了13％。但是為了實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，此類薄膜電池的性能尚待進一步提高。因此，如何提高電池的光電性能仍然是研究的熱點和重點。本論文以開發(fā)高效氧

2、化物光陽極半導(dǎo)體和新型高效低成本的氧化鎢對電極材料及電池為目的，制備了氮、銀共摻雜TiO2材料和WO2.72納米材料，將其應(yīng)用于染料敏化太陽能電池中，取得了良好的光電性能;采用固相合成法合成了無毒、低成本鈣鈦礦材料，同樣將其應(yīng)用到染料敏化太陽能電池中，并對電池進行了性能優(yōu)化和結(jié)構(gòu)改進。
　　首先對納米TiO2進行氮、銀共摻雜改性，研究其材料在DSCs中的應(yīng)用和性能。通過濕法制備了一種高性能氮、銀共摻雜改性的N-Ag-TiO2納米晶

3、光陽極，使DSCs的能量轉(zhuǎn)換效率提高了8％以上。同時考察了銀摻雜含量對N-Ag-TiO2光陽極性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)銀的摻雜含量在10％的時候，DSCs的光電轉(zhuǎn)換效率最大。研究結(jié)果表明，氮、銀共摻雜DSCs中表面等離子體共振吸收效應(yīng)使電池光陽極對光的吸收顯著增強，從而使其性能明顯提高。
　　其次開發(fā)了新型高效低成本的氧化鎢對電極，從化學(xué)組成、形貌、表面結(jié)構(gòu)三個重要的角度深入研究了其對催化和DSCs性能的影響機制。為了進一步降低電

4、池的成本、提高穩(wěn)定性，通過水熱法成功制備了基于WO2.72材料對電極并研究了其在碘氧化還原電對電解質(zhì)中的催化和DSCs性能。分別采用X射線光電子能譜(XPS)測試方法和循環(huán)伏安法(CV)，對棒狀納米結(jié)構(gòu)WO2.72制備的對電極表面元素構(gòu)成和其催化活性進行了研究。在I3-/I-電解液系統(tǒng)中，使用該對電極的染料敏化太陽能電池(DSCs)，能量轉(zhuǎn)換效率達到了6.48％，遠遠優(yōu)于WO3，并已達到了Pt材料效率的85％。該結(jié)果表明WO2.72取代