纳米Au双壳层微球对染料敏化太阳能电池性能的优化

利用液相还原法制备的纳米Au双壳层Au@SiO2@TiO2（AST）微球,制备了一系列不同AST微球含量的复合光阳极及其染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cells,DSSCs）.研究了不同含量AST微球对光阳极的光吸收以及DSSC性能的影响.研究表明,AST微球可显著增强光阳极的光吸收以及DSSC的短路电流密度（short-circuit photocurrent density,J（sc））和光电转换效率（photoelectric conversion efficiency,PCE）.当掺入AST微球的质量比（m（AST）∶m（TiO2））为1.6%时,对应的DSSC具有最大的J（sc）和PCE,分别为15.23mA·cm^-2和6.70%,相比于纯TiO2光阳极DSSC,分别提高了26.3%和19.0%.电池性能的显著改善可归因于AST微球中Au颗粒的局域表面等离子体共振（localized surface plasmon resonance,LSPR）和TiO2薄膜壳层的共同作用,使得光阳极的染料吸附量增加,光吸收增强,从而显著提高了电池的J（sc）和PCE.

Au@SiO_2纳米晶核壳结构对染料敏化太阳能电池性能的优化

为了研究不同(Au@SiO_2和TiO_2)质量比的Au@SiO_2的掺杂对染料敏化太阳能电池(DSSC)性能的影响,用机械球磨法制备了一系列基于不同掺杂含量的纳米晶核壳结构Au@SiO_2的电池光阳极材料.研究结果表明,Au@SiO_2的引入使得吸附在光阳极上的染料的光吸收增强,并显著提高了电池的短路电流密度J_(sc)和光电转换效率η.当m(Au@SiO_2)∶m(TiO_2)为0.3%时对应的电池具有最优的性能,其短路电流密度J_(sc)为15.5 mA·cm^(-2),开路电压V_(oc)为686mV,光电转换效率达到6.49%,比纯的TiO_2光阳极电池的效率提高了17.5%.研究发现,电池性能的提高可归因于两方面:1)壳内Au纳米颗粒所具有的局域表面等离子体共振(LSPR)效应,使光阳极上染料的光吸收增强;2)SiO_2外壳层对暗电流的有效抑制.