TiO2-ZnO枝狀核殼結(jié)構(gòu)光陽極的制備及在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用.pdf

1、現(xiàn)如今能源危機(jī)正在一步步向人們逼近，溫室效應(yīng)、酸雨、霧霾等環(huán)境污染對人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懹訃?yán)重，太陽能、風(fēng)能、水能等清潔能源日益得到人們的開發(fā)利用。染料敏化太陽能電池(dye-sensitizedsolarcells，DSSCs)具備轉(zhuǎn)換效率相對較高、制備工藝簡單、制作成本相對較低等特性得到了世界各地科學(xué)家的廣泛研究，以期替代傳統(tǒng)晶硅太陽能電池。然而在染料敏化太陽能電池的制備過程中仍然存在比表面積不足、光生載流子復(fù)合嚴(yán)重等諸多問題，本文

2、針對染料敏化太陽能電池光陽極進(jìn)行了一系列研究:
　　利用水熱生長法直接在導(dǎo)電玻璃襯底表面制備金紅石納米棒光陽極，詳細(xì)討論了前驅(qū)體溶液中鈦酸四丁酯含量、水熱溫度、水熱時間以及添加劑等水熱生長條件對金紅石納米棒光陽極的影響。優(yōu)選出了金紅石納米棒光陽極的生長工藝。利用X-射線衍射(XRD)、透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外可見吸光光譜(UV-VIS)等檢測手段對光陽極進(jìn)行了系統(tǒng)研究。討論了四氯化鈦水溶液處理對金紅

3、石納米棒光陽極DSSCs光電轉(zhuǎn)換性能的影響，在AM1.5100mW/cm2條件下測試，短路電流密度（Short-circuitcurrentdensity，Jsc）為2.49mA/cm2，開路電壓（Open-circuitvoltage，Voc）為760mV填充因子(Fillfactor，F(xiàn)F)為0.49，光電轉(zhuǎn)換效率（η）為1.81％。
　　利用直流磁控濺射工藝在金紅石TiO2納米棒陣列光陽極表面制備了銳鈦礦相納米殼層，對核殼結(jié)

4、構(gòu)光陽極進(jìn)行了XRD、TEM、SEM、UV-VIS等測試。討論了銳鈦礦相納米殼層在染料敏化太陽能電池中的作用，其存在能夠有效減少載流子復(fù)合。調(diào)整磁控濺射工藝，在磁控濺射6min時制備的核殼結(jié)構(gòu)光陽極光電轉(zhuǎn)換性能最優(yōu)，在AM1.5100mW/cm2光照條件下測試，開路電壓為829mV，短路電流密度為8.5mA/cm2，填充因子為0.4，光電轉(zhuǎn)換效率為2.85％。
　　利用直流磁控濺射工藝在金紅石納米棒光陽極表面制備了氧化鋅納米殼層，

5、對核殼結(jié)構(gòu)光陽極進(jìn)行了XRD、TEM、SEM、UV-VIS等測試，討論了不同氧化鋅厚度制備的光陽極對染料敏化太陽能電池性能的影響。利用化學(xué)水浴法在氧化鋅納米結(jié)構(gòu)表層生長了氧化鋅納米分枝，制備了枝狀核殼結(jié)構(gòu)光陽極。討論了不同水浴時間下制備的枝狀核殼光陽極對染料敏化太陽能電池性能影響。討論了TiO2/ZnO枝狀核殼結(jié)構(gòu)光陽極染料吸附時間對染料敏化太陽能電池性能影響，將制備的枝狀核殼結(jié)構(gòu)光陽極應(yīng)用于DSSCs后，在AM1.5100mW/cm2