TiO2纳米结构在染料敏化太阳电池中的应用

利用纳米结构材料作为光阳极制备的染料敏化太阳电池被称为纳米结构染料敏化太阳电池(NDSSC).一般而言,它由纳米结构金属氧化物半导体的光阳极、染料敏化剂,电解质和对电极等几个部分组成.目前,纳米结构光阳极的研究主要集中在如何优化设计和成功制备各种纳米结构的光阳极材料,以改善NDSSC的光电转换性能.本文着重介绍了各种TiO2纳米结构,例如TiO2晶粒薄膜、TiO2准一维纳米结构、TiO2纳米复合物膜层、TiO2核-壳纳米结构、TiO2量子点敏化结构以及串联电池结构等在NDSSC中的应用,并评论了它们最近的主要研究进展.     

敏化TiO2纳米晶多孔膜电极的制备与表征

研究了染料敏化TiO2纳米晶多孔薄膜电极的制备、表征及其光电转换性质，采用溶胶－凝胶法液压涂层制备了TiO2纳米晶多孔薄膜，在无水乙醇中利用薄膜吸附染料2，2′－联吡啶－4，4′－二甲酸合硫氰酸钌进行敏化处理，并利用XPS、AFM、XRD、SEM杉可见－紫外分光光度仪对敏化TiO2纳米晶多孔薄膜进行了表征分析。研究结果表明：薄膜中纳米粒子晶型主要为锐钛矿，粒径在20-30nm，多孔薄膜的孔径在50－200nm；染料敏化多孔薄膜表面吸附了一个单分子层的染料分子，敏化薄膜对可见光有很强的吸收作用，用此薄膜制作的太阳能电池具有较高的光电转化效率，电池效率达到2％，这种薄膜电极改进后可用于制作敏化太阳能电池的光阳极。     

TiCl4处理提高染料敏化太阳能电池光电转换性能的研究

采用TiCl4对染料敏化纳米TiO2薄膜太阳能电池的光阳极基板和TiO2薄膜进行处理(以下简称为前处理和后处理),并将其组装成电池器件.主要研究了在70℃的条件下,TiCl4前处理和后处理对电池光电性能的影响.Ⅰ-Ⅴ曲线和扫描电镜结果显示,染料敏化纳米薄膜太阳电池基板经TiCl4处理后可以增大电池的开路电压;TiO2薄膜经过TiCl4处理后可以增大电池短路电流密度.经过前后处理的电池开路电压从670mV提高到703mV,短路电流密度从7.28mA/cm2提高到11.27mA/cm2,电池效率从3.71％提高到4.72％.     

碳纳米管在染料敏化太阳电池光阳极中的应用

TiO2作为光阳极薄膜材料,广泛应用于染料敏化太阳电池(DSC)中.在TiO2多孔薄膜中掺碳纳米管,不仅可以加快光生电子在TiO2薄膜内的传输,同时也可以增加电子寿命,从而提高染料敏化太阳电池的效率.本文综述了近年来在TiO2中掺碳纳米管的研究成果,简要介绍了碳纳米管在DSC中的作用;归纳了掺杂于TiO2光阳极的碳纳米...     

基于介孔TiO_2/石墨烯修饰的TiO_2纳米线光阳极的染料敏化太阳能电池（英文）

本工作制作了基于介孔TiO2/石墨烯修饰的TiO2纳米线光阳极的染料敏化太阳能电池,并进行表征。光阳极结合了介孔TiO2的高染料吸附率,TiO2纳米线的高载流子传导率和石墨烯的高电子收获能力等优点,使器件光电转换效率有了很大的提高。制作出的染料敏化太阳能电池光电转换效率高达7.58%,比纯纳米线制作的电池约提高了1.5倍,在拥有相似一维结构的染料敏化太阳能电池中具有较大优势。     

低温原位形成SnO_2/TiO_2复合多孔膜的光电性能

以SnCl4为前驱体混合纳米TiO2通过低温热处理(150℃)在FTO基底上原位形成了SnO2/TiO2复合多孔膜,并将其作为光阳极引入染料敏化太阳电池(DSCs),着重考察了复合多孔膜中SnO2质量分数对DSCs光电性能的影响。结果表明:随着SnO2质量分数的增加,DSCs的短路电流和转换效率均先提升,随后急剧下降。当SnO2质量分数为25%时,短路电流和转换效率均达到最大值,分别是无粘结剂TiO2光电极DSCs的2.74和4.52倍。器件光电性能的改善主要归功于弥散分布的SnO2在复合多孔膜中起着"桥结"作用,提高了TiO2颗粒间以及TiO2颗粒与FTO之间的结合界面,为光生电子的导出提供了更多有效的路径。     

染料敏化TiO2纳米晶多孔膜太阳能电池

对染料敏化TiO2纳米晶多孔膜太阳能电池的结构、原理进行了介绍,对电池中电荷分离、复合的机制和原因进行了说明。分析了TiO2薄膜、染料敏化和支持电解质对电池性能的影响。提出了提高电池效率的主要途径。     

柔性染料敏化太阳电池光阳极的优化及叠层电池的初步研究

在前期对冷等静压制备柔性染料敏化太阳电池(DSC)研究的基础上, 开展了浆料的优化及叠层DSC的研究。首先利用水热法处理由小颗粒P25调配的浆料, 发现处理后浆料的稳定性及DSC的效率得到了大幅提高。在P25浆料中加入不同比例200 nm TiO₂大颗粒提高光散射, 当P25与200 nm TiO₂比例为4:1时, DSC获得最高光电转换效率3.11%。在此基础上, 尝试用N719和N749双层染料敏化, 发现双层染料敏化后电池的效率介于N719和N749单独敏化的电池效率, 这可能是由于光阳极变厚不利于电子传输以及染料相互接触影响染料纯度, 光阳极厚度及电池结构有待于进一步优化。     

染料敏化太阳电池CuAl2O4/TiO2光阳极制备及性能

采用柠檬酸法制备了尖晶石型纳米晶CuAl2O4,将其添加到P25(degussa,TiO2)中,制备成CuAl2O4/TiO2薄膜光阳极,并组装成染料敏化太阳电池(DSSC),对其光电性能进行表征。结果表明:CuAl2O4的加入,电池性能得到提高;当CuAl2O4含量为2%(质量分数)时,与纯TiO2薄膜光阳极相比,光电转化效率提高了39.1%。     

丝网印刷法制备染料敏化太阳能电池光电性能的研究

采用水热法制备TiO2纳米颗粒,将获得的TiO2纳米颗粒制备成胶体,采用丝网印刷法在FTO表面刷涂制备染料敏化太阳能电池（DSSC）光阳极,通过扫描电子显微镜对电极表征和电池光电性能测试,探讨印刷层数及入射光强对DSSC光电性能的影响,实验结果表明,将制备的光阳极组装成电池后具有较好的光电性能,当印刷层数为8层、光强为80W／m2时,电池取得最好的光电性能。