柔性染料敏化太陽能電池光陽極的制備.pdf

1、柔性染料敏化太陽能電池光陽極材料的選取對電池的光伏性能有很大影響。寬禁帶半導體材料TiO2納米晶光陽極薄膜由于其具有較大的表面積可以吸附大量染料，但在低溫條件下制備會導致納米顆粒的粘結性較差，影響電池的光電性能。一維TiO2納米管具有較好的化學穩(wěn)定性及光電特性，是一種非常優(yōu)異的電荷分離和傳輸載體，將其應用于太陽能電池光陽極材料中有望提高電池的光電性能，在TiO2納米管基礎上對其結構進行改進和完善可以進一步優(yōu)化其性能。基于這一研究現(xiàn)狀，本

2、文制備了TiO2納米晶薄膜和TiO2納米管薄膜柔性光陽極，分別對不同形貌的TiO2納米材料在太陽能電池器件方面的應用進行研究和探討。主要研究內容包括：
　?、挪捎们蚰シㄖ苽銽iO2納米晶漿料，通過加入氧化石墨烯來提高漿料的粘性。在不同的氧化石墨烯含量中，氧化石墨烯質量分數(shù)1wt％的光陽極獲得最高的光電轉換效率1.12%。隨著漿料中氧化石墨烯含量的增加，光陽極薄膜對染料的吸附量增加，電池的光電效率提高；同時氧化石墨烯含量過高時會影響

3、染料對光的吸收作用，阻礙光陽極膜內的電子傳輸通道，造成電池效率降低。
　?、撇捎脙刹诫娀瘜W陽極氧化法，在Ti箔表面制備出排列有序的自支撐圓柱形TiO2納米管陣列薄膜，通過控制氧化時間來控制納米管的長度，將其應用于柔性染料敏化太陽能電池光陽極中，有利于其組裝的電池采用光線由正面入射的方式，避免背光入射模式下造成的入射光損失。當納米管長度為20μm時電池的短路電流密度(Jsc)為7.35 mA/cm2，開路電壓(Voc)為668 mV

4、，填充因子(FF)為0.680，光電轉換效率(η)為3.44%。相對于長度為30μm的納米管薄膜組裝成的電池來說，短路電流密度提高7.6%，其光電轉換效率提高11.7%。這是由于隨著納米管長度的增加，光陽極對染料的吸附量增加，進而光電轉換效率增大；當納米管長度過長時管內外會存在較多的缺陷形成電子-空穴的復合中心，增大電子空穴的復合幾率，進而影響電池的光伏性能。
　　⑶通過在陽極氧化過程中調節(jié)氧化電壓，制備出具有特殊圓錐形貌的自支撐