染料敏化太阳能电池因其成本低廉、制备技术简单、相对高的光电转换效率而备受关注。染料敏化太阳能电池是一种典型的三明治结构的电池,它由吸附有染料分子的纳米Ti02光阳极、电解质和载铂对电极三部分组成。其中,纳米Ti02薄膜因其高的光电转换效率、好的稳定性和较低的成本等特点,成为染料敏化太阳能电池中理想的光电极材料。TiO2光阳极作为染料敏化太阳能电池中的重要部分,具有吸收太阳光和传输电子的作用。Ti02光阳极与太阳光的捕获,电子的注入和收集,以及电子复合有关,所以其对染料敏化太阳能电池的光电转换性能有很大的影响。因此,需要对纳米Ti02薄膜电极进行改性,使其能获得更高的光电转换效率。在本文中,主要通过对纳米Ti02进行形貌的设计,并将不同形貌,不同晶型的纳米Ti02薄膜组合,制备成双层薄膜电极,从而提高染料敏化太阳能电池的光电性能。研究内容与结论如下：(1)我们设计空心盒状Ti02薄膜为上层,P25纳米颗粒薄膜为底层制备双层薄膜电极来提高染料敏化太阳能电池的性能。其中空心盒状TiO2颗粒,首先是采用水热法制备出TiOF2立方体先驱体,然后在马弗炉中高温煅烧后得到空心盒状TiO2。使用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外－可见吸收仪和电化学工作站等测试手段来研究HB-TiO2/P25双层薄膜电极的特性。研究结果表明,Ti02双层薄膜电极相对P25纳米薄膜电极和纯的空心盒状薄膜电极有较高的光电转换效率,达到6.4%,主要的原因是空心盒状Ti02薄膜电极作为光反射层,增加了电池捕获光的能力。(2)以金红石型花椰菜状Ti02薄膜作为上层,P25纳米颗粒薄膜作为下层,制备出双层薄膜电极,并将此薄膜电极组装成染料敏化太阳能电池。使用各种测试手段,如X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、紫外－可见吸收光谱仪、BET等,来表征此双层薄膜电极的性能。结果表明,这种由不同晶型、不同形貌的Ti02制成的双层薄膜电极具有很好的光电转换效率,最高可达到9.9%。
