TiO2基光陽極的改性及光電性能研究.pdf

1、能源問題已經成為影響人類生存與發(fā)展的嚴重問題。因此發(fā)展新能源及新能源材料是人類進入21世紀亟待解決的重大課題。染料敏化太陽能電池由于其廉價的成本，簡單的制作方法和潛在的光電轉化效率，成為太陽能開發(fā)和利用的有效途徑。納米TiO2多孔薄膜電極是染料敏化太陽能電池的重要組成部分，研究光陽極材料和光陽極微觀結構是染料敏化太陽能電池的研究熱點之一。本文主要研究光陽極材料，制備出N摻雜TiO2多孔薄膜電極，與P25薄膜電極對比研究N摻雜TiO2薄膜

2、電極的光電性能及阻抗性能；通過表面修飾的方法，改性P25光陽極與未經表面修飾的P25光陽極對比研究表面修飾對染料敏化太陽能電池光電性能的影響；通過不同粒徑的TiO2粉體復合制備TiO2復合光陽極，與P25薄膜電極對比研究其光電性能。
　　通過高溫空氣中氧化TiN的方法，制備了具有金紅石和銳鈦礦混合相的N摻雜TiO2。通過XRD、SEM、XPS、UV-vis、光電性能測試、交流阻抗等測試手段，對N摻雜TiO2進行結構和性能表征。結果

3、表明：經550℃高溫氧化TiN薄膜30min時，所制得的N摻雜TiO2光陽極的電池性能要優(yōu)于同等條件下制備的P25薄膜的性能。交流阻抗（EIS）分析表明：N摻雜TiO2薄膜太陽能電池的光生電子在N摻雜TiO2薄膜/電解液界面之間的電阻比P25薄膜/電解液界面的阻抗小，從而利于電子的有效傳輸，抑制了電子與空穴的復合，最終提高了電池的光電轉化效率。
　　采用鈦酸四丁酯對P25薄膜進行表面修飾，改善薄膜的微觀結構，從而改善膜層內光生電子

4、的傳輸路徑及速度，達到提高光電轉化效率的目的。且研究發(fā)現(xiàn)鈦酸四丁酯表面修飾液的改善能力高于傳統(tǒng)四氯化鈦修飾液的改善能力。通過粒徑為20nm的P25粉體和粒徑為100nm的TiO2粉體復合制備光陽極，控制兩種粒徑的質量比，以調節(jié)納米多孔薄膜的孔徑大小，提高入射光的吸收率，達到提高光電轉化效率的目的。研究結果發(fā)現(xiàn)當20nmP25:100 nmTiO2的質量比為75％:25%時，所制備的復合光陽極的光電轉化效率最高，光電性能參數(shù)為：短路光電流