二氧化鈦納晶制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、本論文研究了不同形貌TiO2納米晶體(納晶顆粒、聚集球、納米棒)的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用。其主要內(nèi)容及成果如下：
　　 1)以鈦酸四丁酯為前驅(qū)體，采用溶膠凝膠和水熱法相結(jié)合的方法制備出TiO2納晶顆粒和TiO2聚集球，并對其形貌、晶型等其它性質(zhì)進行了分析。TiO2納晶顆粒的尺寸大約為20～30 nm；TiO2聚集球直徑可達2μm；兩者均為純銳鈦礦型。對這兩種不同膜電極的光散射性能、電子傳輸性能和光電性能進行了表征。

2、TiO2聚集球膜的散射性比TiO2納晶小顆粒膜強，這是由聚集球的大尺寸所致。TiO2聚集球膜電極的電子傳輸速率稍優(yōu)于納晶小顆粒膜電極。TiO2顆粒組成電極的電池光電轉(zhuǎn)換效率達到7.26％，聚集球組成電極的電池表現(xiàn)出高的填充因子，光電轉(zhuǎn)換效率達到7.88％。
　　 2)引入四甲基氫氧化銨為添加劑，用同樣的方法在偏堿性環(huán)境中制備了銳鈦礦型TiO2納米棒。TiO2納米棒尺寸可控，直徑范圍在50～150 nm左右，長度范圍在150～10

3、00 nm左右，為純的銳鈦礦型單晶材料。TMAH對TiO2納米棒的形成具有結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用，是納米棒形成的必要條件；其次，鈦鹽的水-醇解過程對TiO2的形貌有重要影響。所制備的TiO2納米棒具有優(yōu)良的光散射性能和電子傳輸性能，且這些性能與其尺寸大小直接相關(guān)，棒長越長，這些性能越強。
　　 3)將TiO2納米棒作為光散射中心，設(shè)計了純顆粒底層+納米棒反射層的雙層膜結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠綜合小顆粒和納米棒的優(yōu)勢，最終得到了9.23％的光電轉(zhuǎn)