【摘 要】
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近年来,染料敏化太阳能电池引起了人们的广泛关注,相较于目前价格昂贵的固态太阳能电池,已具备一定的应用前景。在染料敏化太阳能电池中,光阳极对电池的性能起着至关重要的作
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近年来,染料敏化太阳能电池引起了人们的广泛关注,相较于目前价格昂贵的固态太阳能电池,已具备一定的应用前景。在染料敏化太阳能电池中,光阳极对电池的性能起着至关重要的作用,担负着染料吸附和电子传输的双重作用。本文通过改善电子传输、提高光的利用率和优化复合电极薄膜结构设计合成了纳米二氧化锡纳米链@空心球、二氧化锡纳米片和二氧化钛纳米棒阵列,并将其作为光阳极材料研究其在染料敏化太阳能电池中的应用。以具有特殊孔道的二氧化硅介孔微球作为模板,通过调节前驱体的浓度,成功的将二氧化锡纳米链在其孔道内组装,并采用水热法进一步对其进行包覆,合成了粒径约为1微米的氧化锡纳米链@空心球。将合成的氧化锡纳米链@空心球作为散射层涂覆在二氧化钛阵列上构筑双层复合结构薄膜的电池器件。由于氧化锡纳米链@空心球的特殊结构,能够提高染料的吸附量同时使光在空心球内部发生多次散射和反射,从而提高光的利用率,进行光电性能测试发现,基于复合结构的电极薄膜的光电转化效率较无散射层的单纯的二氧化钛阵列光电转化效率提高了26.3%。以六边形的氢氧化镉纳米片为模板,采用水热法制备了具有分层结构的二氧化锡纳米片,并通过改变前驱体的浓度可以对结构(层数)进行控制。研究表明,锡酸钾跟尿素反应生成的氧化锡会沉积在氢氧化镉表面上,而同时反应中生成的OH-将氢氧化镉纳米片溶解,从而行成了了具有空心结构的二氧化锡纳米片。同时发现,将合成的氧化锡纳米片作为模板,进行循环反应可以实现多层结构的二氧化锡纳米片的可控合成。将合成的具有分层结构的二氧化锡纳米片作为光阳极材料的散射层与P25组装成复合薄膜电极结构,进行光电性能的测试。结果表明,随着氧化锡纳米片层数的增加,其对应的光电转化率也随之提高,相较于单纯的P25光电转化率提高了38.3%。采用四氯化钛溶液处理过的FTO作为反应基板,通过化学沉积法在基板表面生长Ti02阵列。并将此阵列作为致密层,组装太阳能电池,进行光电性能测试,所制备的Ti02阵列具有优异的光电转化性能。
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