论文部分内容阅读
染料敏化太阳能电池以其环保、经济、制备简单等优点，在可再生能源领域引起全球的瞩目，迅速被全世界科学家广泛研究，并取得了重要进展。其中光阳极材料的选择与制备更是研究的重要一环。一维纳米氧化物以其特殊的结构，拥有高的取向，特别适合被用做光阳极。同时由于氧化锌本身的性质，其电子迁移率更是比二氧化钛高出一个数量级，这在光阳极的性能提升上有重要意义。氧化锌作为一种廉价环保半导体，可以通过多种方法制成各种形貌的一维结构，其中电沉积方法拥有能耗小，时间短，无污染的优点。因此，通过电化学方法制出质量高、整齐排列、取向一致的一维氧化锌纳米材料并用于染料敏化太阳能电池就成了本文的研究重点。本文的主要内容包括：1.采用电化学沉积法在导电玻璃上制备氧化锌纳米棒/管阵列，改变不同的条件如沉积温度、时间、电流等，得到不同长度，不同直径，取向一直整齐，晶形完整的氧化锌纳米棒/管阵列。通过扫描电子显微镜和X射线衍射等表征方法，找出即快速又节能的最佳制备条件。2.用450℃退火处理光阳极，其性能可以显著提高。配制不同的染料（N719、N3等）并通过不同时间染料吸附的对比，找出适合氧化锌的染料及处理时间。实验发现光阳极在N719染料中浸泡2h效果最好。并应用于不同参数的氧化锌纳米阵列光阳极，研究不同长度的ZnO纳米阵列对电池性能的影响。发现纳米管阵列的效果要高于纳米棒，且在一定范围内，长度越长效果越好。3.制备复合结构的光阳极可以明显提高效率。一种是通过钛酸四丁酯热处理复合，另一种是与二氧化钛纳米颗粒直接复合。配制纳米二氧化钛溶胶和凝胶，并把氧化锌纳米管阵列与之复合，制备出两种复合光阳极。一种为在氧化锌纳米管中装入二氧化钛纳米颗粒，另一种为在氧化锌表面涂抹一层二氧化钛。研究发现，二氧化钛的掺入能明显提高电池的性能。这是由于二氧化钛的加入防止了电子的复合，增大了比表面积。