TiO2納米棒的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、染料敏化太陽電池（DSSC）是一種新型的太陽能電池，具有生產(chǎn)成本低廉、制作工藝簡單、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是傳統(tǒng)硅太陽能電池的有力替代者，提高其光電轉(zhuǎn)換效率是目前DSSC的研究重點(diǎn)。光陽極作為DSSC的關(guān)鍵材料，其形貌和結(jié)構(gòu)對電池性能有著很大的影響。傳統(tǒng)的TiO2納米顆粒多孔薄膜，由于顆粒之間存在大量晶界，成為電子-空穴復(fù)合的中心，限制了DSSC光電轉(zhuǎn)化效率的提高。一維結(jié)構(gòu)的納米材料，具有優(yōu)異的電子傳輸特性和光散射性能，可以被用來提高

2、DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率。因此，本文主要嘗試?yán)盟疅岱ê铣梢痪S有序的納米棒，并將其應(yīng)用在DSSC中。具體包括：
　?。?）采用水熱法在FTO導(dǎo)電玻璃基底上直接合成一維有序的TiO2納米棒陣列，通過改變實(shí)驗(yàn)條件，探討基底、鹽酸和鈦源對TiO2納米棒陣列生長的影響，分析了TiO2納米棒的生長機(jī)理。結(jié)果表明：反應(yīng)得到的TiO2納米棒陣列是一維有序的單晶金紅石相結(jié)構(gòu)，并且沿[001]方向擇優(yōu)取向，垂直 FTO基底臺階式生長。FTO導(dǎo)電面和鹽

3、酸是TiO2納米棒取向生長的關(guān)鍵因素。
　　（2）通過控制水熱反應(yīng)時(shí)間、水熱溫度、前驅(qū)體濃度，制備出不同直徑和厚度的一維有序 TiO2納米棒陣列，實(shí)現(xiàn)了TiO2納米棒陣列的可控生長。TiCl4處理后，將不同厚度的納米棒陣列組裝成染料敏化太陽能電池，并對其光電性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明：當(dāng)納米棒厚度為3μm時(shí)，電池轉(zhuǎn)化效率最佳。
　　（3）采用絲網(wǎng)印刷工藝在上述納米棒陣列上制備了TiO2納米棒/納米顆粒復(fù)合結(jié)構(gòu)光陽極（NR+NP）