简易模板剂法制备多级介孔TiO_2微球及其在染料敏化太阳能电池中的性能

采用模板剂法一步合成分级结构的介孔TiO2微球,考察了烷基胺类模板剂中烷基链长度对介孔TiO2微球合成及性能影响.将其应用于染料敏化太阳能电池的光阳极半导体薄膜中,得到了9.52%-10.15%的高能量转换效率.X射线衍射(XRD)、物理吸附仪(BET)、扫描电镜(SEM)等的分析结果表明:分级结构介孔TiO2微球的晶相为纯锐钛矿型;介孔TiO2微球表面粗糙,是由14-18nm的纳米粒子堆积形成,使微球具有介孔性质和较适宜的比表面积.介孔TiO2微球堆积形成了利于物质扩散的通道并具有良好的光散射效果;同时微球介孔粗糙表面保证了染料的大量吸附,从而提高了电池的光电流.通过电化学阻抗分析结果验证了分等级结构介孔TiO2微球光阳极有利于电解液的传输和物质扩散的优异性能.

丝网印刷法制备高催化活性对电极

对电极在染料敏化太阳能电池(DSCs)中主要起催化氧化还原反应及收集电荷的作用,铂对电极常用的制备方法为磁控溅射法,但其成本较高,制备条件苛刻.本文通过引入低成本的表面活性剂Span-85,所制得的铂对电极的附着力、透光率和均匀性显著改善,实现了面积可控,与两步浸泡法和旋涂热解法制备的对电极在DSCs中的光电转换效率分别为7.30%,6.96%和7.03%.紫外-可见吸收光谱、扫描电镜和附着力测试等结果表明,(1)添加表面活性剂有利于增加附着力及改善透光率和均匀性;(2)使用该法制备的Pt/FTO对电极的透光率与两步浸泡法制作的相同,且铂粒子分布更加均匀.电化学阻抗图谱、塔菲尔极化曲线和循环伏安曲线结果表明,丝网印刷方法制备的Pt/FTO对电极具有更加优异的催化性能,且该法更有利于降低其生产成本和大规模生产.