染料敏化太陽能電池復(fù)合光陽極的構(gòu)筑及光電性能.pdf

1、太陽能因其取之不盡用之不竭、不污染環(huán)境、不受地域影響、花費較低,是解決能源和環(huán)境問題的理想能源。染料敏化太陽能電池(DSSCs)由于光電轉(zhuǎn)換效率高、制作成本低,是太陽能電池領(lǐng)域的研究熱點。DSSCs主要有光陽極、染料、氧化還原電解質(zhì)和對電極組成,其中光陽極做為染料吸附的載體和光生電子傳輸?shù)耐ǖ?在很大程度上決定了DSSCs的光電轉(zhuǎn)換效率。本論文以制備高效率的染料敏化太陽能電池為研究目標(biāo),構(gòu)筑系列的染料敏化太陽能電池復(fù)合光陽極,使其在保持

2、較高染料吸附量的同時、提高光生電子的界面電荷傳輸效率。集成運用穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)光伏、電化學(xué)阻抗系統(tǒng)的研究了光生電子的界面電荷傳輸,定量的給出了光生電子的界面電荷傳輸電阻。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　 1、利用水熱技術(shù)制備不同長度的TiO2-B納米帶,結(jié)合TiO2納米粒子構(gòu)筑三明治型光陽極,使其具有較高的比表面積和較快的界面電荷傳輸,組裝得到的DSSCs光電轉(zhuǎn)換效率明顯提高,達到7.94％。系統(tǒng)運用電化學(xué)阻抗譜和瞬態(tài)光電壓研究其電子傳

3、輸性能,定量的給出了光生電子的界面電荷傳輸電阻、光生電子收集效率和復(fù)合速率,探討不同長度的TiO2-B納米帶／TiO2納米粒子復(fù)合光陽極對光電性能的影響,發(fā)現(xiàn)最長的TiO2-B納米帶光陽極具有最好的電子收集效率,長的延遲時間和最快的界面電子傳輸。
　　 2、二維石墨烯具有優(yōu)異的電子傳輸和導(dǎo)電性能,石墨烯和TiO2納米粒子復(fù)合光陽極在保證染料吸附量的同時能有效提高光生電子的傳輸。利用水熱技術(shù),通過改變石墨烯的加入量成功構(gòu)筑不同質(zhì)量

4、比的石墨烯／TiO2納米粒子復(fù)合體。構(gòu)筑的石墨烯／TiO2納米粒子復(fù)合DSSC器件的光電性能相比TiO2納米粒子DSSCs和碳納米管／TiO2納米粒子DSSCs明顯提高,運用電化學(xué)阻抗譜系統(tǒng)的研究了石墨烯含量的不同對DSSCs光電性能的影響,發(fā)現(xiàn)石墨烯含量為0.05％的復(fù)合體DSSCs具有最高的光電轉(zhuǎn)換效率和最快的界面電子傳輸。
　　 3、利用種子生長路線成功制備出TiO2納米線／ZnO納米棒陣列復(fù)合體光陽極,其中ZnO納米棒為