磁控濺射法制備的TiO2阻隔層對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池光電性能的影響.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)以其具有低成本、高效率等特點(diǎn)被認(rèn)為是一種能夠替代硅太陽(yáng)能電池的新型電池。大部分DSSC光陽(yáng)極都是由導(dǎo)電基底以及吸附了染料敏化劑的TiO2薄膜組成。制備光陽(yáng)極TiO2薄膜的方法很多，其中溶膠凝膠法、磁控濺射法所制備的薄膜致密，與導(dǎo)電玻璃基底結(jié)合良好，但是薄膜比表面積較低，不能吸附足夠的染料分子；電泳沉積法制備的電極疏松多孔，比：表面積大，有利于染料的吸附，但是與基底結(jié)合的不夠牢固，容易脫落。除此之外，有報(bào)道顯

2、示，研究如何降低工作電極中的電子復(fù)合反應(yīng)，甚至比改進(jìn)工作電極的制備方法更為重要。
　　本論文針對(duì)上述問(wèn)題，分別開(kāi)展了如下研究：
　　(1)采用磁控濺射法在FTO導(dǎo)電玻璃上濺射了一層不同厚度的致密TiO2阻隔層。利用掃描電子顯微鏡(SEM)X射線衍射(XRD)對(duì)薄膜進(jìn)行了表征。
　　(2)采用磁控濺射-電泳沉積復(fù)合法制備了TiO2復(fù)合電極。測(cè)試了復(fù)合電極對(duì)染料的吸附量。并且研究了不同阻隔層厚度對(duì)復(fù)合電極光電性能的影響。電

3、極對(duì)染料的吸附量達(dá)到20.62×10-8mol/cm2。研究了不同阻隔層厚度對(duì)復(fù)合電極光電性能的影響。結(jié)果表明：隨著阻隔層厚度的增大，復(fù)合電極的光電性能呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。當(dāng)阻隔層的厚度為400 nm時(shí)，復(fù)合電極的光電性能最佳：Jsc=9.58 mA/cm2，Voc=0.70 V，F(xiàn)F=0.64，η=4.30％；
　　(3)采用磁控濺射-刮涂復(fù)合法制備了TiO2復(fù)合電極。電極對(duì)染料的吸附量達(dá)到14.36×10-8mol/cm2。結(jié)果表

4、明：隨著阻隔層厚度的增大，電池的光電性能呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)阻隔層的厚度為400 nm時(shí)，電池的光電性能最佳：Jsc=10.43mA/cm2，Voc=0.82 V，F(xiàn)F=0.43，η=3.64％；
　　(4)利用電化學(xué)阻抗譜(EIS)、循環(huán)伏安法(CV)，對(duì)電極的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用磁控濺射法在FTO導(dǎo)電玻璃上濺射了一層致密TiO2阻隔層之后，這種致密的結(jié)構(gòu)有效的抑制了FTO導(dǎo)電玻璃與電解質(zhì)中I3發(fā)生的電