基于TiO-,2--ZnO復(fù)合光陽極的染料敏化太陽能電池的研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池((Dye-sensitized solar cells,簡稱DSSC)是一種新型的光電化學(xué)電池,以其成本低、制備工藝簡單而受到世界各國研究者的廣泛關(guān)注。本文對染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)、原理、發(fā)展趨勢和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析。光陽極是DSSC的核心部件,本文重點(diǎn)研究光陽極的結(jié)構(gòu)、組成以及電池的封裝工藝技術(shù)對染料敏化太陽能電池的影響,其主要工作為:
　　 采用水浴法,以六水合硝酸鋅、六次甲基四胺和KOH為主要原料,制

2、備了ZnO納米花；以乙酸鋅、六次甲基四胺等為原料制備了ZnO納米棒。然后采用手術(shù)刀法制備了三種不同結(jié)構(gòu)的光陽極,即:FTO/TiO2致密膜/ZnO納米花光陽極、FTO/ZnO納米化和TiO2納米顆粒復(fù)合光陽極、FTO/ZnO納米棒和TiO2納米顆粒復(fù)合光陽極。用熱封薄膜和環(huán)氧樹脂兩種不同的封裝工藝組裝DSSC,通過SEM、XRD、J-V特性測試和電化學(xué)阻抗譜測試等手段對光陽極的形貌,電池的特性參數(shù)和電池的阻抗特性等進(jìn)行了分析。得出如下結(jié)

3、論:
　　 (1)ZnO納米花/TiO2納米顆粒復(fù)合光陽極中ZnO納米花和TiO2納米顆粒的質(zhì)量比對電池的性能有較大的影響,當(dāng)ZnO和TiO2的比例為83:17時(shí),電池的短路電流密度11.0mA/cm2,開路電壓0.55V,填充因子0.53,電池的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到3.2％。
　　 (2)采用環(huán)氧樹脂封裝的電池,隨著TiO2在復(fù)合薄膜中的比例增大時(shí),開路電壓逐漸增大,但是短路電流密度減小,當(dāng)ZnO納米棒和TiO2納米顆粒的質(zhì)量

4、比為50:50時(shí),電池的轉(zhuǎn)化效率為2.4％。
　　 (3)電子在光陽極中的傳輸和復(fù)合阻抗是影響染料敏化電池總阻抗的主要因素,電子的傳輸復(fù)合阻抗越大,電池的短路電流密度越小。復(fù)合光陽極中ZnO有利于提高電子壽命和減小電子的傳輸和復(fù)合阻抗。
　　 (4)FTO/ZnO薄膜電極含有兩個(gè)界面,對應(yīng)兩個(gè)界面阻抗,一個(gè)是FTO與ZnO的接觸電阻,另一個(gè)是ZnO與電解質(zhì)界面的電荷轉(zhuǎn)移電阻。在外加正偏壓下,FTO/ZnO的接觸電阻增大,