斜角蒸鍍二氧化鈦薄膜及其改質(zhì)處理在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、本研究采用斜角度沉積法,使用電子束蒸鍍系統(tǒng)制備出了4μm厚的TiO2多孔薄膜,制備出的薄膜為螺旋的柱狀晶結(jié)構(gòu),其比表面積很大,可吸附較多的染料,光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)3.34％-3.38%。考慮到制備的柱狀晶間隙還很大,平均約0.5μm,所以本實(shí)驗(yàn)又采用三種方法對(duì)其進(jìn)行改質(zhì)處理,分別為浸泡法(Dip coating),旋轉(zhuǎn)涂布法(Spin coating)和電泳法(Electrophoresis),以進(jìn)一步提高薄膜的比表面積,增加染料的吸附量,

2、從而達(dá)到提高光電轉(zhuǎn)換效率的目的。
　　研究中采用X射線衍射儀分析薄膜的結(jié)構(gòu);掃描電鏡觀察薄膜表面形貌;紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)量薄膜脫附染料量的多寡;模擬太陽(yáng)光系統(tǒng)為光源進(jìn)行染料敏化太陽(yáng)電池(DSSC)的I-V曲線及其光電轉(zhuǎn)換效率的測(cè)量。
　　研究結(jié)果顯示,由于螺旋柱狀晶結(jié)構(gòu)的TiO2薄膜具有較大的比表面積,在較低的溫度(350℃)下退火,就形成了結(jié)晶度很高的純銳鈦礦相,還能吸附較多的染料,其一維柱狀結(jié)構(gòu)有利于電子的傳導(dǎo),光電

3、轉(zhuǎn)換效率可達(dá)3.34%-3.38%。經(jīng)過浸泡法處理的薄膜,其粗糙度增大,吸附染料量明顯增多,效率提高了9%-12%;用旋轉(zhuǎn)涂布法處理的薄膜,由于TiO2納米顆粒(約10nm)尺寸很小,被旋進(jìn)柱狀晶間隙后,沒有影響薄膜的結(jié)晶度,通過掃描電鏡未看出改質(zhì)前后形貌上的明顯變化,但其吸附的染料量明顯增加,推測(cè)是TiO2納米顆粒在退火的時(shí)候和柱狀晶一起結(jié)晶,吸附于柱狀晶的表面,增加了薄膜的比表面積,用旋涂法改質(zhì)的薄膜其光電轉(zhuǎn)換效率提高了15%;電泳