多分散性尺寸分布氧化鋅薄膜的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、從1991年開始，具有制作工藝簡單、成本低廉以及性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)的染料敏化太陽能電池(DSSC)逐漸成為太陽能電池領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)。為了提高DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率，科研工作者們進(jìn)行了大量的研究。
　　DSSC的光陽極半導(dǎo)體材料主要是TiO2、 ZnO、SnO2、 Nb2O5、 SrTiO3等氧化物半導(dǎo)體材料。目前研究最多并且光電轉(zhuǎn)換效率最高的是TiO2基DSSC，最高效率為12.3％。但是TiO2電子遷移率低、存在大量表面態(tài)、容易光降

2、解染料分子，阻礙了TiO2基DSSC的發(fā)展。在多種半導(dǎo)體材料中，ZnO的帶隙和導(dǎo)帶位置與TiO2相近，是環(huán)境友好型材料，成本低廉，同時(shí)它還具有較高的電子遷移率，有利于電子的傳輸和降低復(fù)合損失，并且ZnO具有易結(jié)晶性和各向異性生長的特點(diǎn)，可以通過靈活的合成方法擁有各種不同的形態(tài)。所以ZnO是最具潛力替代TiO2的DSSC光陽極半導(dǎo)體材料。
　　本論文從光陽極半導(dǎo)體材料入手，制備了一種由等級(jí)結(jié)構(gòu)ZnO微米球和ZnO納米顆粒交織組成的多

3、分散性尺寸分布的ZnO材料，并將鋰鹽引入到ZnO生長溶液中以對(duì)ZnO進(jìn)行改性，改性后ZnO基DSSC光電轉(zhuǎn)換效率得到了較大的提高。本文主要由兩部分組成:
　　1.利用水熱法成功制備了由直徑為0.4～1.2μm左右的ZnO球和18 nm左右的ZnO納米顆粒交織組成的多分散性尺寸分布的ZnO粉末。配制成漿料后，用刮刀法涂膜，用膠帶控制厚度，分別制備了厚度為4.3μm、8.29μm、12.04μm和16.21μm的薄膜。通過SEM、XR

4、D、UV-vis absorption spectral等手段對(duì)樣品進(jìn)行表征。把樣品組裝成DSSC后，在膜厚為12.04μm時(shí)獲得3.22％的能量轉(zhuǎn)換效率。通過紫外可見吸收光譜和染料解吸附實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步解釋了薄膜厚度對(duì)電池光電性能的影響。
　　2.為了對(duì)水熱法制備出的多分散性尺寸分布的ZnO進(jìn)行改性，將鋰鹽引入到制備ZnO的反應(yīng)溶液中，獲得的樣品命名為Li-ZnO。經(jīng)過XRD、SEM、XPS、TEM等的表征，證明Li離子對(duì)ZnO納米