N719染料敏化BaTiO3@TiO2纳米复合电极的制备及性能研究

BaTiO3是非常常见的铁电材料,经常用于制备铁电光伏器件或与半导体器件相结合来优化光伏器件的光电性能。采用水热法合成了BaTiO3纳米颗粒,并在FTO玻璃上制备了BaTiO3纳米晶薄膜,通过TiCl4水溶液后处理的方法在BaTiO3纳米薄膜上形成不同厚度的TiO2层,利用XRD、SEM和TEM分别对BaTiO3@TiO2纳米复合薄膜的物相和形貌进行了表征。将此电极经N719染料敏化后作为染料敏化太阳能电池的光阳极,并进行了光电性能测试。研究结果表明,水热法制备的BaTiO3薄膜晶型为四方相,呈球形多孔,平均粒径约50 nm;经过TiCl4后处理,在BaTiO3薄膜表面形成了锐钛矿相的TiO2颗粒。180℃下水热合成的BaTiO3纳米颗粒经过4次TiCl4后处理制备成的染料敏化太阳能电池取得了最优性能,其光电流密度9.78 mA cm-2,开路电压765 mV,填充因子76.1%和光电转换效率5.69%。

染料N719和Q-PbS复合敏化Zn_2TiO_4纳米晶薄膜电极的研究

为了有效的利用太阳能,提高纳米晶薄膜太阳能电池的效率,针对太阳的发射光谱和纳米薄膜的吸收光谱,设计出复合敏化的薄膜太阳能电池。采用溶胶-凝胶法在FTO玻璃上制备了Zn_2TiO_4纳米晶薄膜,用XRD和SEM分别对其物相及形貌进行了表征;以染料N719和Q-PbS为敏化剂,制备了多种Zn_2TiO_4纳米晶薄膜电极,分别测试了他们的UV-Vis吸收光谱;优选出敏化效果好的电极为光阳极组装了太阳能电池,并进行了光电性能测试。研究结果表明,纳米晶薄膜为尖晶石结构的Zn_2TiO_4,呈球形多孔,平均晶粒约80nm;染料N719和Q-PbS敏化的电极,光响应范围均扩展到可见光区,出现了明显的红移,而且复合敏化的电极在可见光区具有较强的吸收;制备了多种染料敏化太阳能电池(DSSC),在模拟太阳光下,Zn_2TiO_4+Q-PbS(2min)+N719薄膜电极组成的DSSC的性能最优,其开路电压0.65V,电流密度3.3mA/cm^2,填充因子77%和转化效率达1.61%。

Al掺杂对TiO_2薄膜性质的影响

利用反应磁控共溅射法,在改变掺Al功率的条件下对TiO_2薄膜进行掺杂;研究了Al掺杂对TiO_2薄膜的表面形貌、晶体结构和禁带宽度的影响,发现Al掺杂后,薄膜晶体结构、禁带宽度均发生变化;并将纯态和掺Al的TiO_2薄膜浸入N719染料进行敏化,发现晶体结构的变化对TiO_2薄膜吸附N719染料分子的效率产生重要影响。