TiO2/PW复合薄膜染料敏化太阳能电池的制备及性能研究
染料敏化太阳能电池(DSSC)以其优良的光电转换效率和低廉的成本在科学研究和实际应用方面成为研究热点，而二氧化钛(TiO2)纳无序堆积电子传输慢，为提高TiO2薄膜的电子传输性能和光电转换效率以及避免使用昂贵的钌系配合物染料，本论文主要研究了两步法制备TiO2复合薄膜，有机非金属吲哚类染料D102敏化的染料敏化太阳能电池性能。 1、制备PW12-TiO2粉体，PW12-TiO2和TiO2按比例称取，加入溶剂、分散剂、粘结剂、造孔剂等制备浆料，通过刮涂法得到PW12/TiO2薄膜，并通过场发射扫描电镜(FESEM)、X-射线衍射(XRD)、电化学分析等手段进行了形貌、光吸收性质及D102染料敏化后组装的太阳能电池性能的研究。研究表明:PW12-TiO2粉体为20 nm颗粒，TiO2以锐钛矿为主，Keggin型磷钨酸结构保持。两步法制备的PW12/TiO2薄膜，磷钨酸的引入不改变TiO2薄膜的形貌和结构，促进了电子在薄膜内部的传输和电子空穴的分离，降低了电子在薄膜中传输阻力，提高了电池的光电转换效率。DSSC电池开路电压基本保持不变，短路电流密度有较大提高，最大短路电流密度为9.52 mA cm-2，最高总能量转换效率η=3.5％，比相同条件下纯TiO2分别提高了66％和75％。 2、先制备WO3-TiO2粉体，按比例称取PW12-TiO2和WO3-TiO2粉体与TiO2，加入溶剂、分散剂、粘结剂、造孔剂等制备浆料，通过刮涂法得到PW12/WO3/TiO2薄膜，研究了薄膜的形貌、光吸收性质及组装的DSSC性能。研究表明，PW12-TiO2和WO3-TiO2共同复合减少了电子空穴复合，降低了电子在薄膜中传输电阻，促进了电子在薄膜中的传输，提高了电子注入效率和电子收集效率。PW12/WO3/TiO2薄膜电池性能优于TiO2薄膜，最大电池短路电流密度比纯TiO2提高了约1.3倍;PW12/WO3/TiO2光电转换效率最高为5.0％，比相同条件下纯TiO2提高了1.5倍。
染料敏化太阳能电池;TiO2/PW复合薄膜;制备工艺;光电转换效率;形貌结构
中南大学
硕士
冶金工程
杨亚辉
2014
中文
TM914.4;TM205.1
60
2015-04-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）