TiO2納米顆粒光陽極的修飾及其敏化太陽能電池性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)的染料敏化太陽能電池（DSSCs）以及無機半導(dǎo)體敏化太陽能電池中，通常采用 TiO2納米顆粒作為光陽極，研究表明通過對TiO2納米顆粒光陽極進行修飾改性，對于提高電池效率有明顯的促進作用。本文在DSSC與無機半導(dǎo)體Cu2ZnSnS4（CZTS）敏化太陽能電池制備工藝探索的基礎(chǔ)上，利用不同的手段對TiO2納米顆粒光陽極進行修飾，并對光陽極修飾后的電池進行了性能研究。
　　本文首先以TiO2納米顆粒作為光陽極，優(yōu)化制備了DSSC，

2、通過 TiO2納米線、TiO2空心球以及GO（氧化石墨烯）修飾光陽極，系統(tǒng)考察了不同修飾手段對DSSC光電性能的影響。研究表明，上述幾種方式修飾光陽極都使電池效率得到提升，且GO修飾后的DSSC獲得了最高的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　其次，以CZTS作為敏化劑代替DSSC中的染料分子，通過自組裝的方式構(gòu)建了CZTS敏化太陽能電池，研究了不同分子巰基丙酸（MPA）、水合肼還原氧化石墨烯（HrGO）以及巰基化石墨烯（TrGO）修飾TiO2光陽

3、極對CZTS敏化太陽能電池光電性能的影響。結(jié)果表明，TrGO修飾光陽極對于提高電池性能有重要的作用：TrGO一方面利用其巰基官能團吸附CZTS，產(chǎn)生更多的光生電子，同時利用結(jié)構(gòu)本身的π環(huán)為電子提供快速的傳輸通道，降低了電子的復(fù)合幾率，因此獲得了最高的光電性能。
　　最后，采用TiO2-TrGO作為基底，通過原位生長的方式制備了TiO2-TrGO-CZTS復(fù)合結(jié)構(gòu)，研究了不同溶劑、硫源以及反應(yīng)時間對復(fù)合結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明：TrGO

4、的存在能夠為 CZTS的生長提供有利的形核位點，CZTS納米顆粒的尺寸明顯減小并且分布量更高。原位生長過程中溶劑的表面張力對于CZTS的生長情況影響不同，最低表面張力的乙醇體系時獲得的CZTS量最多，DMF其次，水最少，并且水作為溶劑時會產(chǎn)生CuS雜相。選用硫粉作為硫源時，產(chǎn)物中容易得到SnS雜相。溶劑熱反應(yīng)時間過短時，復(fù)合結(jié)構(gòu)中也容易出現(xiàn)CuS雜相，延長反應(yīng)時間利于得到純凈的TiO2-TrGO-CZTS復(fù)合結(jié)構(gòu)，反應(yīng)時間為24 h的情