【摘 要】
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太阳能以其绿色无污染、安全可再生等特点成为新能源领域的研究热点。新兴的染料敏化太阳能电池(DSSC)不但制作工艺简单,成本低廉,而且潜在的光电转换效率高,安全无污染。这
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太阳能以其绿色无污染、安全可再生等特点成为新能源领域的研究热点。新兴的染料敏化太阳能电池(DSSC)不但制作工艺简单,成本低廉,而且潜在的光电转换效率高,安全无污染。这些特点使其成为太阳能电池领域的一个重要的研究方向,具有极高的科研价值及产业化前景。
本论文将传统的TiO2多孔膜结构替换为高度有序的TiO2纳米管阵列。染料敏化太阳能电池(DSSC)转换效率的高低在很大程度上取决TiO2的微观结构、晶型及尺寸。而TiO2纳米阵列管这种结构可以允许光生载流子在纳米管的轴向上快速传导,从而提高载流子的移动速率；同时具有较大的深宽比,增大了染料的吸附面积；而且还能减少纳米颗粒边界处的电荷损失,降低了电子复合几率,增强了光子的捕获能力。这些特点都进一步提高了DSSC的光电转换效率。
本论文通过恒压阳极氧化法制备具有规则结构的TiO2纳米阵列管。通过FE-SEM、XRD分析,研究电解液组成和浓度、氧化时间、氧化电压以及热处理温度等因素对纳米管的微观结构、尺寸和表面形貌的影响。理论上阐述了TiO2纳米阵列管的形成机理。随后进行了染料与电解质溶液的配制,然后对电池进行组装与热塑封装,最后进行电池的测试与光电转换性能的研究。本文对DSSC的结构进行了进一步的研究与创新,在保证DSSC效率的前提下最大限度的提高其性价比。在AM1.5的条件下,成功组装制备的DSSC光电转化效率为1.03％,短路电流为3.34mA,开路电压为0.633V,填充因子(FF)为0.488。在以上实验研究的基础上,提出了对TiO2纳米阵列管DSSC的优化建议。
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