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本文研究了纳米ZnO光阳极材料在染料敏化太阳能电池中的应用。采用水热法合成了不同形貌的纳米ZnO阳极材料，并组装成染料敏化太阳能电池，进行了性能测试。分析了不同合成条件对电池性能的影响。
首先在FTO导电玻璃上涂敷一层ZnO晶种，然后将涂有晶种层的FTO导电玻璃置于反应釜中，进行水热反应，制备出ZnO阵列。之后在ZnO阵列上二次涂敷晶种层，再次进行水热反应得到纳米ZnO阳极材料。
通过扫描电子显微镜对ZnO阳极材料进行了形貌、尺寸分析。主要出现了五种形貌：阵列，纳米花，枝杈状结构，顶端腐蚀和完全腐蚀的阵列。分析表明，反应次数，反应溶液浓度和反应时间对ZnO的形貌有影响。经过两次反应后，第一次生长得到的ZnO纳米阵列的取向性和均匀性均变差。且第二次长出的ZnO纳米棒尺寸较细且短，取向较不一致，而且出现枝杈状结构。当反应溶液的浓度增加时，合成的ZnO纳米棒的直径和高度也随之增加。但由于两次生长的ZnO纳米棒在生长时会互相制约，所以浓度的增加对高度的影响要比直径明显。随反应时间的增加，纳米棒的高度和直径均增加。采用X射线衍射对ZnO阵列进行结构分析，发现合成的ZnO阵列具有典型的六方纤锌矿结构，结晶性良好，沿c轴择优取向。
分别用一次和二次生长得到的ZnO纳米材料作为光阳极，组装成染料敏化太阳能电池，进行测试。将两组电池性能进行比较，得到一次反应的ZnO阵列组装的电池短路光电流密度为1.46mA/cm2，开路光电压为0.598V，光电转化效率为0.36％。二次生长得到的ZnO纳米材料制备的电池短路光电流密度为2.37mA/cm2，开路光电压为0.630V，光电转化效率为0.54％。
另外，考察了影响电池性能的重要因素，如：反应时间，反应溶液浓度和电解质浸润时间等。随反应时间和浓度的增加，ZnO纳米棒的直径和高度都有所增加。但由于直径过大，会导致棒之间粘连在一起，染料分子无法通过，使得染料的吸附量大大降低，从而影响电池的性能。随着电解质浸润时间的增加，4-叔丁基吡啶(TBP)在纳米棒上的吸附达到饱和，起到了阻止电子复合的作用，从而提高了电池的性能。