染料敏化太阳电池介孔薄膜电极的研究进展

介绍了染料敏化太阳电池多孔二氧化钛薄膜电极的结构、工作原理及其制备方法,并进一步阐述了减小电荷复合速率、改进薄膜电极性能、提高器件的光电转化效率的方法,主要涉及多孔二氧化钛薄膜电极的复合、掺杂和表面包覆等表面改性处理技术。指出了基于有序二氧化钛薄膜电极、柔性二氧化钛薄膜电极的染料敏化太阳电池和叠层薄膜结构的太阳电池高效的转化效率和应用方便的特点,并在此基础上展望了未来的研究方向。

氮和碳共掺杂TiO_2纳米晶的制备及可见光催化性能

以钛酸四丁酯为钛源,冰醋酸为抑制剂,超细铵盐为固体载体,采用新型溶胶-凝胶法制备了氮和碳共掺杂TiO2纳米晶(N-C-TiO2)光催化剂.透射电子显微镜(TEM)结果表明,N-C-TiO2样品颗粒均匀,尺寸细小,且分散性好;热失重分析(TGA)、X射线粉末衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)研究结果表明,复合干凝胶经低温热处理,使铵盐载体分解、挥发去除,样品为单一的锐钛矿相,N和C原子扩散进入晶格结点或间隙位置,与TiO2化学键结合;氮气等温吸附-脱附结果表明,样品比表面积高达356 m2/g,孔体积为0.27 mL/g.以氙灯为可见光光源,罗丹明B水溶液为模拟污染物,P25为参比催化剂,在辐射强度为100mW/cm2的可见光照射条件下,N-C-TiO2具有很高的光催化活性,其可见光催化活性明显高于P25.

纳米TiO_2叶片状阵列电极的制备及其在染料敏化太阳电池中电子的输运性能

在低温条件下采用定向刻蚀技术,对金属Ti片表面用H2O2溶液进行刻蚀氧化,制备了垂直生长的纳米TiO2叶片状阵列薄膜电极.通过X射线衍射分析表明,纳米TiO2叶片状阵列薄膜经500℃下烧结1h后,从无定型转变为锐钛矿相.场发射扫描电子显微镜观察表明:在80℃下的H2O2溶液刻蚀氧化,经1d制备得到的是Ti片表面垂直生长的叶片状阵列,其形貌均匀且完整地覆盖在基底表面,叶片高度(薄膜厚度)约为1.35μm,叶片宽度约为30—80nm,叶片厚度约为10—15nm;经2d制备得到的薄膜厚度约为2.12μm,形貌变化不大.用C106染料敏化纳米TiO2叶片状阵列薄膜电极制作背面照射型染料敏化太阳电池,在辐射强度为100mW·cm-2的模拟太阳光照射下测试,器件获得了3.2%的光电转换效率.相同条件下,以介孔TiO2薄膜电极制备染料敏化太阳电池,利用瞬态光电子衰减和电阻抗技术进行了对比研究,结果表明纳米TiO2叶片状阵列薄膜电极具有电荷复合速率较缓慢和电子寿命较长等特性.