基于銀表面等離子體共振增強(qiáng)TiO2、ZnO染料敏化太陽能電池的光電性能.pdf

1、作為一種新型的太陽能電池，染料敏化太陽能電池(DSSC)因其低成本、高轉(zhuǎn)換效率以及相對于傳統(tǒng)的硅電池較為簡便的制備工藝而受到廣泛關(guān)注。目前，DSSC的最高轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破15％，但是，要想轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用還需進(jìn)一步改善。光陽極是吸收太陽光和產(chǎn)生光生激子的地方，它對太陽光的利用率直接影響著DSSC的光電性能。光陽極所用的半導(dǎo)體材料對太陽光的吸收主要在紫外區(qū)，用染料敏化后可以將吸收范圍向可見光區(qū)域拓展，但整體的吸光度仍偏低。Ag納米粒子的表面等

2、離子體效應(yīng)是一種非常理想的改善光吸收方法，它通過Ag粒子對入射光的有效光散射和光俘獲，來增強(qiáng)染料對光的吸收，從而提高DSSC的光電性能。但是，通常所用的制備Ag納米粒子的方法不夠簡潔，且耗時較長。為了進(jìn)一步簡化制備工藝、縮短反應(yīng)時間，本論文探索了一種快捷的制備方法在光陽極上沉積Ag納米粒子，達(dá)到增強(qiáng)DSSC光電性能的目的。
　　論文中分別采用TiO2納米晶薄膜和ZnO納米棒陣列作為光陽極，對比了兩種不同方法沉積的Ag納米粒子對電池

3、性能的影響，并在實(shí)驗(yàn)過程中摸索出了最佳的Ag納米粒子負(fù)載量。
　　采用刮涂法在導(dǎo)電玻璃基底上制備出了厚度約為10μm的介孔TiO2納米晶薄膜，然后，然后分別用葡萄糖還原銀氨溶液和葡萄糖還原AgNO3的方法在TiO2薄膜上沉積Ag納米粒子作為光陽極，組裝成DSSC測試光電性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用葡萄糖還原銀氨溶液的方法對TiO2光陽極進(jìn)行摻雜，電池達(dá)到最佳值時所需的AgNO3濃度為1mM，反應(yīng)時間為1min，電池最高光電轉(zhuǎn)換效率為5

4、.2％，相比純TiO2染料敏化太陽能電池(4.3％)提高了23％;而葡萄糖還原AgNO3的方法，電池達(dá)到最佳值時所需的AgNO3濃度為50mM，所需時間為20min，電池最高光電轉(zhuǎn)換效率為4.9％，提高了12％。
　　用溶膠法制備了長度約為2μm，直徑約為100nm的ZnO納米棒陣列，用葡萄糖還原銀氨溶液和葡萄糖還原AgNO3的方法分別對ZnO進(jìn)行Ag粒子摻雜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:采用葡萄糖還原銀氨溶液的方法，電池效率達(dá)到最佳值時所需的

5、AgNO3濃度為0.1mM，反應(yīng)時間為1min，電池最高光電轉(zhuǎn)換效率為0.31％，相比純ZnO納米棒電池(0.2％)提高了55％;采用葡萄糖還原AgNO3的方法，電池達(dá)到最佳值時所需的AgNO3濃度為1mM，所需時間為5min，電池最高光電轉(zhuǎn)換效率為0.27％，提高了35％。
　　利用葡萄糖還原銀氨溶液在電極上負(fù)載Ag納米粒子，既降低了AgNO3的消耗量，又極大的節(jié)約了反應(yīng)時間，并且該反應(yīng)在室溫下就可以進(jìn)行，對反應(yīng)條件要求低。與通