TiO2/SrTiO3薄膜光阳极制备及光电性能研究
染料敏化太阳能电池(DSSC)的研究主要集中在光阳极材料、电解质以及对电极的选择和改性方面.对光阳极材料的选择,TiO2是比较常见的光阳极材料.但是Ti02光阳极也有许多缺陷,其禁带宽度(3.2eV)限制了它在染料敏化太阳能电池中的应用,转换效率一直得不到提高.为了抑制Ti02导带中的电子与液态的电解质分子复合过快,最终目的是使染料敏化太阳能电池的光电转换效率得以提高,很多学者通过一系列改性措施对光阳极材料进行改善,分别取得了不错的科研成果.本文通过对Ti02光阳极进行包覆改性,在Ti02纳米多孔薄膜表面包覆了一薄层SrTiO3,以此作为光阳极,辅以对电极及电解质,组装染料敏化太阳能电池进行光电性能研究.采用溶胶凝胶法在FTO表面制备了一层致密Ti02薄膜,然后用丝网印刷法在致密膜表面制备了一层纳米多孔Ti02薄膜,待烧结冷却到室温之后,在此多孔膜表面采用水热法包覆了一层SrTiO3,研究了水热时间和温度不同条件下对制备的薄膜的影响.采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)及X射线能谱仪(EDS)等仪器对样品进行分析测试和表征,将此光阳极浸泡染料之后组装成DSSC,用太阳光模拟器(SSA50)及吉时利数字源表(Keithley2400)、电化学工作站等对电池的光电性能进行测试.实验结果显示:(1)水热法成功制备出核壳结构Ti02/SrTi03光阳极,XRD以及EDS两者结合表明SrTi03相的存在,SEM显示出改性前后两者之间的差异,TEM显示出纳米多孔TiO2表面存在着一层薄薄的SrTi03物质.(2)紫外可见显示出,包覆SrTi03的TiO2光阳极出现红移现象,禁带宽度降低,有利于提高染料敏化太阳能电池转换率.(3)水热条件为180℃保温5h制备的Ti02/SrTi03核壳结构光阳极性能最优:总光电转换效率最高提高了35.65%,单色光转换效率提高了14.06%,优于3h和8h水热保温时间制备的TiO2/SrTiO3核壳结构光阳极组装的电池性能.(4)核壳结构TiO2/SrTiO3薄膜光阳极组装的DSSC能有效地降低暗电流,提高了电池的电流密度和总光电转换效率.
- 作者：
- 王辉利
- 学位授予单位：
- 大连工业大学
- 专业名称：
- 材料学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2014年
- 导师姓名：
- 郝洪顺
- 中图分类号：
- TM914.4；TB383.1
- 关键词：
- SrTiO3；水热法；核壳结构；转换效率；染料敏化太阳能电池
- SrTiO3； hydrothermal method； the core-shell structure； the conversion efficiency； dye-sensitized solar cells