敏化太阳能电池TiO2光阳极的分子设计及表面改性研究

• 作 者: CunkuDong;WanchunXiang;FuzhiHuang;WenchaoHuang;DongchuanFu;UdoBach;Yi-BingCheng;XinLi;LeoneSpiccia;
• 机 构: 天津大学材料学院,天津市南开区卫津路92号
• 出 处: 第十四届全国太阳能光化学与光催化学术会议
• 发表日期: 2014年期

　　传统的染料敏化太阳能电池(DSSCs)所使用的都是有机溶剂，其缺点是沸点低，易挥发，易燃烧，给电池的封装带来到了困难，而水系电解液具有非常小的饱和蒸气压、不挥发、沸点较高，较宽的电化学窗口等优点.虽然水系电解液在DSSCs的稳定性和安全性有着诸多优点，但目前水系DSSCs较有机DSSCs的光电转换效率普遍偏低[1].其中重要的原因是电解液/光阳极界面存在的电子复合.抑制界面电子复合的一个有效手段是对裸露的光阳极表面修饰一层绝缘层进行钝化处理.本研究通过十八烷基三氯硅烷对敏化后的TiO2光阳极进行表面改性，使得基于Co(Ⅱ/Ⅲ)tris(bipyridyl)水系DSSCs得到Voc=861 mV的高开路电压和创纪录的5.74％的光电转换效率.[2]通过交流阻抗、强度可调光电压谱测试和分子动力学的模拟证实：水解后十八烷基三氯硅烷在TiO2表面交联缩合形成了对于Co(Ⅱ/Ⅲ)tris(bipyridyl)的阻挡层，可以显著抑制在TiO2表面的电子复合，其机理如下图所示.而且，通过调节十八烷基三氯硅烷溶液浓度和处理时间，可以实现对界面电子复合的可控调节.本研究为其他种类水系DSSCs光电转换效率的提高提供一条切实可行的研究方法.