论文部分内容阅读
染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种把太阳能转化为电能的一项技术，因为它的制作成本低廉，转换效率较高，在新能源利用方面具有很大的发展潜力。其中，TiO2是一种理想的阳极材料，它能与染料分子N719的能级很好地匹配，有利于光生电子的转移。但是注入到TiO2导带中的电子易于价带中的光生空穴、电解液中的离子(如I3-)发生复合反应，这影响了染料敏化太阳能电池的光电转换效率的提高。本论文重点研究了上述问题，制备了一系列的能使太阳能电池转换效率提高的TiO2纳米材料，通过各种测试表征，分析了其物理化学性质及光电转换效率提高的机理。本论文主要由以下内容: 1.利用溶胶凝胶法制备出一系列掺Ni的TiO2纳米粉末，运用刮涂法得到了N719染料敏化薄膜电极。通过样品的Ⅰ-Ⅴ测试结果，得出掺Ni的样品的光电转换效率都比纯的TiO2高，其中掺杂浓度为0.2％时效率最高，提高了45％。通过X射线衍射谱(XRD)、紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)、X射线光电子能谱(XPS)、荧光光谱(PL)及表面光电流作用谱分析得出了，Ni的掺杂方式是取代式掺杂，在导带下0.26eV处形成了掺杂能级，提高了电子转移到FTO表面的能力，减少了与价带光生空穴复合的电子数目，光电流随之增强，从而电池的光电转换效率明显提高。 2.运用溶胶凝胶法合成出一系列非金属Si掺杂的TiO2纳米粉末，在FTO的表面利用刮涂法制备出了均匀的阳极薄膜，并在N719染料溶液中进行浸泡得到了FTO/TiO2-Six％/N719敏化薄膜电极，由Ⅰ-Ⅴ测试结果计算得出掺杂量为0.5％是光电转换效率最高，提高了19％。通过XRD、UV-Vis DRS、XPS、PL等测试表征方法分析得出在导带下0.6eV处形成了Ti-O-Si物种的表面态能级，通过表面光电流作用谱分析了光生电子转移的机理。