復(fù)合膜光陽極的染料敏化太陽能電池光電特性研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)的化石能源日益枯竭，人們面臨著嚴(yán)重的能源危機。太陽能資源具有儲量豐富、綠色無污染、不受地理環(huán)境限制等優(yōu)點，逐漸成為解決能源問題的主要研究對象。在眾多太陽能電池中，新型的染料敏化太陽能電池(DSSCs)具有制作成本低廉、工藝簡單、轉(zhuǎn)換效率高、對環(huán)境友好的特點，得到了世界各國研究人員的廣泛關(guān)注。納米TiO2光陽極是染料敏化太陽能電池的重要組成部分，與太陽光的捕獲，電子的傳輸和收集息息相關(guān)，光陽極的好壞對電池的光電性能有著直接影響。因

2、此，為了進(jìn)一步提高染料敏化太陽能電池的光電性能，需要對TiO2光陽極進(jìn)行改性和優(yōu)化。在本文研究中，一方面對TiO2納米管陣列的微觀形貌進(jìn)行了優(yōu)化，通過改變氧化條件使得到的TiO2納米管陣列更加適合光陽極的要求；另一方面，將花椰菜狀TiO2引入復(fù)合膜光陽極中作為漫反射層，增強了太陽光的利用率。具體研究內(nèi)容與結(jié)論如下：
　　(1)通過陽極氧化法來制備TiO2納米管陣列，在保持其它變量不變的條件下，分別改變氧化時間和電解液氟化銨含量得到

3、了不同形貌的TiO2納米管陣列薄膜。以TiO2納米管陣列薄膜為頂層，P25納米顆粒薄膜為底層制得雙層復(fù)合膜光電極，并組裝成染料敏化太陽能電池。通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、紫外可見光譜儀和電化學(xué)工作站等測試手段對比研究各條件下TiO2光陽極的光電性能。研究結(jié)果表明氧化時間主要影響TiO2納米管陣列的管長，電解液濃度主要影響管徑。當(dāng)氧化時間為18h，電解液氟化銨含量為0.3wt％時，染料敏化太陽能電池

4、的光電性能最好，達(dá)到4.20%。
　　(2)通過水熱法制備得到花椰菜狀TiO2納米顆粒，以花椰菜狀TiO2納米顆粒薄膜為頂層，TiO2納米管陣列薄膜為中間層，P25納米顆粒薄膜為底層制得三層復(fù)合薄膜光陽極，并組裝成染料敏化太陽能電池。通過X射線衍射、SEM、TEM、紫外可見光譜儀和電化學(xué)工作站等測試手段對比分析三層復(fù)合膜電極和雙層復(fù)合膜電極的光電性能。研究結(jié)果表明，花椰菜狀TiO2納米顆粒是金紅石的晶體結(jié)構(gòu)，三層復(fù)合膜電極的光電性