斜角蒸鍍二氧化鈦薄膜及其改質處理在染料敏化太陽能電池中的應用.pdf

1、本研究采用斜角度沉積法,使用電子束蒸鍍系統(tǒng)制備出了4μm厚的TiO2多孔薄膜,制備出的薄膜為螺旋的柱狀晶結構,其比表面積很大,可吸附較多的染料,光電轉換效率達3.34％-3.38%?？紤]到制備的柱狀晶間隙還很大,平均約0.5μm,所以本實驗又采用三種方法對其進行改質處理,分別為浸泡法(Dip coating),旋轉涂布法(Spin coating)和電泳法(Electrophoresis),以進一步提高薄膜的比表面積,增加染料的吸附量,

2、從而達到提高光電轉換效率的目的。
　　研究中采用X射線衍射儀分析薄膜的結構;掃描電鏡觀察薄膜表面形貌;紫外-可見分光光度計測量薄膜脫附染料量的多寡;模擬太陽光系統(tǒng)為光源進行染料敏化太陽電池(DSSC)的I-V曲線及其光電轉換效率的測量。
　　研究結果顯示,由于螺旋柱狀晶結構的TiO2薄膜具有較大的比表面積,在較低的溫度(350℃)下退火,就形成了結晶度很高的純銳鈦礦相,還能吸附較多的染料,其一維柱狀結構有利于電子的傳導,光電

3、轉換效率可達3.34%-3.38%。經過浸泡法處理的薄膜,其粗糙度增大,吸附染料量明顯增多,效率提高了9%-12%;用旋轉涂布法處理的薄膜,由于TiO2納米顆粒(約10nm)尺寸很小,被旋進柱狀晶間隙后,沒有影響薄膜的結晶度,通過掃描電鏡未看出改質前后形貌上的明顯變化,但其吸附的染料量明顯增加,推測是TiO2納米顆粒在退火的時候和柱狀晶一起結晶,吸附于柱狀晶的表面,增加了薄膜的比表面積,用旋涂法改質的薄膜其光電轉換效率提高了15%;電泳