脈沖激光液相沉積制TiO2納米薄膜及其光電性能.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)作為一種新型的太陽(yáng)能電池,因其具有成本低,工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而引起了廣泛的關(guān)注:TiO2納米薄膜是染料敏化太陽(yáng)能電池的主要組成部分,其形貌特征對(duì)電池的性能有很大的影響。
　　 本文通過(guò)由傳統(tǒng)的脈沖激光沉積(PLD)法演繹而來(lái)的一種新穎的脈沖激光液相沉積(PLLD)法和普通水解法制備得到TiO2納米薄膜,并通過(guò)各種表征手法(TEM,SEM,XRD等)對(duì)薄膜的形貌及性質(zhì)進(jìn)行了研究:具體內(nèi)容和結(jié)論如下:

2、>　　 (1)TiCl4為前驅(qū)液,普通常溫水解法得到的TiO2納米游膜為由直徑約為40nm的棒狀的長(zhǎng)短不一的金紅石相TiO2納米顆粒組成的三維鏤空狀、表面規(guī)整無(wú)龜裂的薄膜；通過(guò)分析,450℃下退火前后,TiO2納米顆粒的平均尺寸分別為4.3nm和7.5nm。薄膜生長(zhǎng)的擇優(yōu)取向?yàn)檠刂?110)和(001)面的方向,由其組裝而成的染料敏化電池的效率為1.31％。
　　 (2)PLLD法在FTO襯底表面上生成由一些有助于染料吸附的3

3、00nm大小的“納米花”為晶體單元團(tuán)聚而成的金紅石相的TiO2納米多孔薄膜；并討論了“納米花”的形成過(guò)程；第一,襯底的表面在激光輻照后被“激活”對(duì)TiO2納米粒子起到很強(qiáng)的吸附和導(dǎo)向作用；第二,在激光輻照過(guò)程中,水解出來(lái)的TiO2納米粒子也變得“活躍”使得顆粒與顆粒之間的凝聚力變強(qiáng)從而導(dǎo)致在靜置的過(guò)程中團(tuán)聚在襯底的表面上。相同能壤的激光輻照下,輻照時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致襯底表面幾乎沒(méi)有薄膜形成,時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致薄膜沒(méi)有比表面積大、體積大、對(duì)染料吸附有

4、幫助的TiO2“納米花”的形成。
　　 (3)PLLD法得到的TiO2納米薄膜吸附N719染料前后的光學(xué)吸收性能明顯提高有助于后續(xù)的電池性能；分析得出PLLD法得到的TiO2納米薄膜由于其奇特的形貌而得到了禁帶寬度為3.01eV。
　　 (4)PLLD法得到的TiO2納米薄膜染料敏化后組裝成太陽(yáng)能電池；由PLLD法得到的染料敏化電池的轉(zhuǎn)換效率為2.31％高于普通水解法的；由PLLD法得到的1um左右光陽(yáng)極薄膜有助于染料的