二氧化钛包覆氧化锌纳米阵列光阳极的制备与性能

采用直流反应磁控溅射工艺,在ZnO纳米阵列的表面实现TiO2包覆,作为染料敏化太阳能电池光阳极,研究TiO2--ZnO核壳结构的形成机理和制备工艺对其光电性能的影响。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪表征光阳极材料的成分与结构。测试电池组件的伏安特性曲线、电压-时间曲线和电化学阻抗谱,分析TiO2包覆对电子传输性能和光电转换效率的影响机理。结果表明:磁控溅射制备的TiO2颗粒完整地包覆ZnO纳米阵列,使得纳米棒表面形貌由六棱柱向圆柱状转变,间隙变窄,直径较ZnO纳米阵列有所增加,阵列有序度得到改善。随着延长染料吸附时间和TiO2包覆,光阳极界面电子传输阻抗显著增加,光生电子的寿命也得到提高。经过包覆的光阳极能够作为阻挡层钝化表面缺陷,抑制复合的发生,从而提高开路电压和填充因子。经过包覆的光阳极其光电转换效率相对于纯ZnO纳米阵列提高了132%。     

染料敏化太阳能电池新型对电极材料研究进展

染料敏化太阳能电池以其成本低廉、原材料丰富、制作工艺简单、理论转换效率高、对环境无污染等优势而备受人们关注,并在工业化生产中逐渐得到推广和应用。虽然人们在物理和化学方面对其进行了大量的研究,但其转换效率并没有得到明显的提高。对电极作为染料敏化太阳能电池的重要组成部分,其材料的性能直接影响着染料敏化太阳能电池的转换效率。为此,不少科研工作者提出了一个通过优化对电极材料自身结构来提高整个染料敏化太阳能电池光电性能的议题。着重综述了近几年对电极材料自身结构优化方面具有代表性的研究成果。     

金红石TiO_2纳米棒阵列的生长机理及在染料敏化太阳电池中的应用

用水热法制备了金红石TiO2纳米棒阵列光阳极,并对样品进行XRD、SEM和HRTEM表征分析。文中研究了不同水热条件对金红石TiO2纳米棒阵列的生长形貌影响,详细探讨了其水热生长机理。结果表明:金红石纳米棒的直径和长度随着水热体系能量增加而增加;添加剂对金红石纳米棒的水热生长影响较大;在金红石TiO2纳米棒阵列光阳极水热生长过程中,会同导电玻璃衬底之间形成致密层,该致密层对DSSCs的光电转换性能影响较严重。将制备的金红石TiO2纳米棒阵列光阳极应用于DSSCs中,在AM 1.5 100 mW/cm2(air-mass 1.5,AM 1.5意为光线通过大气的实际距离为大气垂直厚度的1.5倍)标准条件下,测得1.81%的光电转换效率。