染料-無機半導體共敏化TiO2納米管陣列光電性能研究.pdf

1、電化學陽極氧法合成的TiO2納米管陣列半導體材料擁有如下優(yōu)點:表面形貌有序度高、比表面積大和易被吸附。本文選擇銳鈦礦晶型結構TiO2納米管陣列的半導體材料做光化學光伏電池的光陽極，由于TiO2的禁帶寬度為3.2eV，僅能吸收紫外光部分，光電轉化性能方面表現(xiàn)不好，因此考慮在納米管陣列表面復合無機敏化劑和染料敏化劑來增強光陽極光電性能。
　　In2S3，是Ⅲ-Ⅵ族化合物，在室溫下能以β相穩(wěn)定存在，β-In2S3是一種禁帶大約為2eV左

2、右的n型窄帶隙半導體材料。采用連續(xù)離子層吸附與反應法，在TiO2納米管陣列半導體材料表面復合納米顆粒In2S3，拓寬TiO2納米管陣列半導體材料的光響應范圍。納米顆粒In2S3導帶位置高于TiO2納米管陣列半導體材料，可以更好地將電子注入TiO2納米管陣列半導體材料中，有效地分離出電子空穴對減緩其復合，光電轉換效率方面表現(xiàn)出優(yōu)良的效果。本文系統(tǒng)地研究了不同濃度前驅體溶液合成納米顆粒In2S3對納米管陣列TiO2的影響，獲得了0.1M I

3、nCl3溶液制備的光伏電池光電轉化效率為1.08％。進一步通過染料敏化劑N719和In2S3納米顆粒共同在TiO2納米管陣列半導體材料表面復合，獲得的結果為光照強度為100 mW/cm2條件下光電性能表現(xiàn)最好，達到短路電流密度和轉化率分別為19.18 mA/cm2和8.29％。
　　MoS2在地球中含量豐富，具有石墨烯二維層狀結構，還具有石墨烯所不具備的天然半導體帶隙，其大小為1.2 eV～1.9 eV。MoS2屬于p型窄帶隙半導

4、體材料，具體大小由層數決定，可作為TiO2良好敏化劑。本文運用水熱法，在TiO2納米管陣列半導體材料表面復合納米材料MoS2，獲得了光伏電池光電轉化效率為1.47％。進一步通過染料敏化劑N719共同敏化TiO2納米管陣列半導體材料，獲得的結果為光照強度為100mW/cm2條件下，短路電流密度和轉化率分別為8.76 mA/cm2和2.45％。
　　光伏電池經過兩個修飾過程，首先由不同無機化合物敏化，再由染料敏化敏化劑提高其光電性能。