TiCl_4处理对纳米结构SrTiO_3薄膜及染料敏化太阳能电池性能的影响

研究了TiCl_4处理对纳米结构SrTiO_3薄膜电极及染料敏化太阳能电池的影响。与未处理SrTiO_3电极相比,TiCl_4处理后的电极能够吸附更多的染料。采用时间分辨电流的方法研究了两种电极的陷阱态分布。在0.2mol/L高氯酸四丁基铵(TBAP)和0.5mol/L高氯酸乙酰丙酮溶液中,未处理SrTiO_3电极和TiCl_4处理电极的陷阱态密度分别为2.85×10^(16)和1.83×10^(16 )cm^(-2)。光谱电化学表明TiCl_4处理后SrTiO_3电极导带中自由电子密度增加,暗电流减小,电荷复合减小。测量了N3敏化SrTiO_3电极和TiCl_4处理SrTiO_3电极的光电流电压曲线,发现TiCl_4处理SrTiO_3太阳能电池有较高的光电流密度,这与前面的测试结果相吻合。

染料敏化太阳能电池的TiO_2光电极的制备及优化

讨论了染料敏化太阳能电池的TiO2光电极制备与优化工艺过程,这主要包括TiO2薄膜厚度的优化,利用TiCl4处理导电玻璃以及添加大粒子散射层。研究结果表明,当TiO2光阳极厚度为11μm时,电池的转换效率最高。添加TiO2大粒子散射层后,增强了光阳极对光的吸收,当大粒子散射层为4.4μm时,电池的光电性能最好。对TiO2电极进行TiCl4处理后,电子的传输性能得到改善,光电性能得到较大的提高。

SnO_2纳米花结构电极的光电化学性能研究

通过微波水热反应制备得到SnO2纳米花状结构,经过600℃退火处理,SnO2的纳米花出现很多孔洞,这种结构具有极大的比表面积,应用于染料敏化太阳能电池光阳极。进一步经过TiCl4优化处理后,电池的光电转化效率提高到了3.95%。电化学性质研究结果表明,电池性能提高的原因是TiCl4处理延长了电荷的寿命。

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%。

TiO_2纳米阵列的制备、表面修饰及其在钙钛矿太阳电池中的应用

一维TiO_2纳米阵列具有直接的电子传输通道,在太阳电池中作为电子传导材料引起了广泛的关注.以水热法制备的金红石相TiO_2纳米阵列作为有机无机杂化钙钛矿太阳电池电子传导支架,系统研究了TiO_2致密层引入对纳米阵列生长和组装器件光电性能的影响;考察了TiO_2纳米棒棒长和TiCl_4水浴处理等对纳米阵列微结构和组装电池光电性能的影响.致密层的引入有利于获得垂直取向TiO_2纳米阵列,纳米棒棒长的优化有利于光生载流子的快速分离和传导,而采用TiCl_4水浴处理TiO_2纳米阵列,不仅增大了纳米阵列的比表面积,有利于吸附更多的钙钛矿晶体和提升电池对光的俘获,同时TiCl_4水浴处理产生的小纳米颗粒有助于填补钙钛矿晶体与纳米阵列间的缝隙,促进更好的界面接触,从而抑制载流子传导过程中的复合,提升电池性能.在引入TiO_2致密层后,进一步采用0.1 mol/L TiCl_4处理的TiO_2纳米阵列组装的电池展现最优的光电性能,其短路电流密度、开路电压、填充因子分别达到22.88 mA/cm^2,1.04 V和63.58%,电池的能量转化效率达到15.11%.