论文部分内容阅读
本文通过水热合成法制备了ZnO纳米棒及Sn掺杂ZnO纳米颗粒，通过水热法合成Sn掺杂的ZnO纳米颗粒，并使用能量色散X射线光谱(EDS)，X射线衍射分析(XRD)，扫描电镜(SEM)及光致发光谱(PL)对样品进行了形貌、成分、结构及性能表征。使用所制备的纳米材料用“手术刀”法制备了光阳极，组装了染料敏化太阳能电池(DSSC)，并测试了电池的性能。
通过水热法合成了ZnO纳米棒，对合成的纳米棒状ZnO进行了结构性能表征。结果表明：纳米棒的直径介于30-50纳米，长度大约为200-500纳米。通过水热法合成了Sn掺杂ZnO纳米颗粒。EDS及XRD结果表明Sn元素成功掺进了ZnO的晶格中去，所制备的ZnO纳米颗粒的粒径在100nm左右。Sn掺杂ZnO纳米颗粒的光致发光研究表明，随着Sn掺杂度的增加，ZnO的紫外发射峰发生了明显的红移，这是由于Sn掺杂引起了ZnO的能带变窄所致。
使用所制备的ZnO纳米棒涂敷制备了光阳极，并组装了DSSC，研究了组装工艺参数对DSSC性能的影响。在本实验条件下，当ZnO纳米棒光阳极薄膜厚度为12μm，在0.2mmo1/L的N719染料中敏化时间为1小时，对电极Pt溅射时间为100s时，所组装的电池的性能最佳。电池的开路电压、短路电流密度、填充因子、光电转化效率分别为0.527V、10.12mA/cm2、0.53、2.84％(AM1.5，100mW/cm2)。
利用Sn掺杂对ZnO光阳极进行改性研究。实验结果表明，电池的性能随着Sn掺杂度的增加而提高。研究了ZnO致密膜对Sn掺杂ZnO光阳极电池性能的影响。对未掺杂和低掺杂度的ZnO光阳极，ZnO致密膜的引入可以引起电池转化效率的提高，对Sn掺杂度较高的ZnO光阳极，ZnO致密膜的引入反而会使电池转化效率的降低。在本实验条件下，使用Sn掺杂度为5.49％的ZnO纳米颗粒制备的厚度为12μm，FTO导电玻璃上没有镀ZnO致密膜的光阳极DSSC性能最佳。电池的开路电压、短路电流密度、填充因子、光电转化效率分别为0.641V、9.81mA/cm2、0.65、3.79％(AM1.5，100mW/cm2)。