染料分子長徑比和偶極距對染料敏化太陽能電池性能影響.pdf

1、染料敏化太陽能電池（DSSCs）作為一種新型太陽能電池，由于其制作工藝簡單無污染，成本低以及有高的理論光電轉換效率，被認為是硅太陽能電池的最佳替代品之一。本文主要工作是對液態(tài)和全固態(tài)染料敏化太陽能電池的制備工藝進行探究，并且將三苯胺和吲哚系列染料作為敏化劑應用到太陽能電池上，討論了染料敏化劑的長徑比和偶極距對器件光電性能的影響。
　　本文通過刮涂法制備了納米二氧化鈦光陽極薄膜，并且對 TiO2光陽極的表面形貌、晶型以及光電轉換效率

2、進行測試，然后研究了燒結曲線、光陽極薄膜厚度、以及大粒徑TiO2作為光散射層對 DSSC光電性能的影響。當二氧化鈦薄膜的組成為11μm20nmTiO2+4μm200nm TiO2，以N719作為敏化劑制備的液態(tài)染料敏化太陽能電池取得6.89％的光電轉換效率。將二氧化鈦漿料和乙醇按照不同的比例混合，旋涂至處理過的導電玻璃上制備全固態(tài)染料敏化太陽能電池。研究光陽極厚度對應器件的光電轉換效率的影響，表明TiO2涂層最佳厚度為1μm，對應器件的

3、光電轉換效率為1.42%。
　　在上述研究基礎上，本論文選用同一系列但分子長徑比不同的兩組六個染料：MTPA-Pyc、MTPAcc、MTPAc和MIND-Pyc、MINDcc、MINDc，研究了在不同吸附溶劑中三種染料分子在 TiO2上的吸附量和聚集態(tài)，探討了敏化染料分子長徑比對染料敏化太陽電池性能的影響。結果表明：MTPAcc具有最合適的分子長徑比,其在TiO2表面的吸附量及應用的光電性能最高。吸附溶劑的極性增大有利于提高染料的

4、吸附量，但也會影響染料分子的聚集態(tài)。分子長徑比大的MTPA-Pyc在四氫呋喃和甲苯中為H聚集，而在乙腈中則轉變?yōu)镴聚集；當以四氫呋喃為吸附溶劑時，MTPAcc在二氧化鈦表面的吸附量大而且不發(fā)生聚集，使得對應的敏化太陽能電池器件在所有結果中表現(xiàn)最好，效率為5.72%。在MIND系列中有類似結果，三種染料中，MINDcc的性能最好，再次驗證了上述結論。
　　本論文進一步選用三種染料MIND-Pyc、MTPA-Pyc和MoTPA-Pyc