染料敏化太阳能电池TiO2多孔薄膜电极研究

• 作 者: 李晓冬
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 染料敏化太阳能电池 TiO2纳晶多孔薄膜电极 TiO2纳米管 光电转换效率

染料敏化太阳能电池（DSSC）以其优良的性能和廉价的成本在科学研究和实际应用方面引起了很大的关注,被认为是未来光伏发电最有前景的方向之一。为提高以TiO₂纳晶多孔薄膜电极为基础的半导体纳晶太阳能电池的光电转换效率和稳定性,本论文主要研究了TiO₂纳米晶多孔薄膜的微结构的优化。1.改变TiO₂浆料中PEG的浓度和丝网印刷的层数以改变TiO₂多孔纳米晶薄膜的厚度,通过I-V特性曲线的测量,研究膜厚与DSSC的光电转换效率之间的关系,。通过实验,染料-电解质体系中的膜厚得到最优化。2.用TiCl₄的化学处理方法改善了TiO₂纳晶多孔薄膜电极的微结构使导电性增加,提高了电子输运速率并增强了表面与染料分子的键合,有利于电子的注入,大大提高了光电转化效率。3.TiO₂纳米粉末由于表面电荷作用而造成聚集的情况产生,用HNO₃溶液预处理TiO₂粉末,减少光阳极表面的裂痕和颗粒之间的团聚,增大了薄膜比表面积,增加了染料的吸附,增大了电池电流,大大提高了光电转换效率。4.对商品TiO₂纳米颗粒强碱回流处理的方法制备了高产率、大比表面积的TiO₂纳米管。将制备得到的TiO₂纳米管制备电池光阳极,研究了电池的I-V特性曲线。通过实验得出,TiO₂纳米管的引入有效增大了开路电压和填充因子,减少了电池的暗电流,证明了是一种极有前途的电池电极材料。