多級結(jié)構(gòu)TiO2的晶面、形貌調(diào)控及其光伏性能研究.pdf

1、TiO2光陽極膜是染料敏化太陽能電池(DSSC)的核心部分，光生電荷的分離和傳輸主要是在光陽極上進(jìn)行的，因此光陽極材料的形貌、尺寸、多孔性、表面結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對DSSC性能起著決定性作用。理想的光陽極材料應(yīng)盡可能具備以下特性:
　　 一、較高比表面積及較高活性晶面比率以獲得較高染料吸附量;
　　 二、較高的結(jié)晶度及高效導(dǎo)電通道;
　　 三、寬范圍光散射強(qiáng)度及寬度。由此，盡最大限度攝取太陽光及傳導(dǎo)光電子。

2、>　　 本論文主要針對這些目標(biāo)，通過調(diào)控TiO2的晶面、形貌、結(jié)構(gòu)、粒徑和結(jié)晶度等因素來實(shí)現(xiàn)高光電轉(zhuǎn)化效率。本文主要內(nèi)容如下:
　　 (1)通過鈦前驅(qū)體在HF和HAc介質(zhì)中的溶劑熱反應(yīng)，制各出由暴露高比例(001)晶面的納米片組成的分級結(jié)構(gòu)銳鈦礦TiO2球。球的大小和納米片的密度可以通過控制HAc的劑量實(shí)現(xiàn)有效調(diào)整。與相同膜厚的單層納米棒光陽極相比，以分級結(jié)構(gòu)TiO2作為散射層的雙層光陽極顯示出極高的光電流密度和光電轉(zhuǎn)化效率。

3、其中，以2mLHAc合成的TiO2球(H2)為散射層的光陽極，由于具有較好的光散射效應(yīng)及最小的TiO2/染料/電解液界面阻抗，所以DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率高達(dá)7.72％，相比單層納米棒光陽極轉(zhuǎn)化效率提高43％。
　　 (2)用異丙醇鈦為前驅(qū)體和冰乙酸為溶劑制備出具有類單晶性質(zhì)的紡錘狀TiO2介晶。亞微米尺度的TiO2介晶展現(xiàn)出較高比表面積、良好光散射效應(yīng)、較高結(jié)晶度及初級單元定向連所帶來的高效導(dǎo)電通道，因而可以作為理想的光陽極材料