【摘 要】
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ZnO不但来源广泛、晶型单一、合成简单,而且具有和TiO2类似的能带结构(带隙为3.37 eV)、接近的电子注入效率和高的电子迁移率,被认为是一种可替代TiO2的电极材料.然而,染料敏化ZnO太阳电池的光电转化效率仍明显低于TiO2,主要原因之一是ZnO化学稳定性远低于TiO2,耐酸碱性差.Horiuchi等在ZnO光阳极薄膜表而发现染料和Zn2+离子的聚合物.本文对弱酸性N719染料敏化的ZnO
【机 构】
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福州大学新能源材料研究所 福建省福州市工业路,福建350002
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ZnO不但来源广泛、晶型单一、合成简单,而且具有和TiO2类似的能带结构(带隙为3.37 eV)、接近的电子注入效率和高的电子迁移率,被认为是一种可替代TiO2的电极材料.然而,染料敏化ZnO太阳电池的光电转化效率仍明显低于TiO2,主要原因之一是ZnO化学稳定性远低于TiO2,耐酸碱性差.Horiuchi等在ZnO光阳极薄膜表而发现染料和Zn2+离子的聚合物.本文对弱酸性N719染料敏化的ZnO光阳极薄膜进行观察,也发现弱酸性染料对其表而有腐蚀作用.基于以上的事实,拟采用两种途径以抑制ZnO电极表而的腐蚀.(1)钉基染料基团改性,以消除或降低酸性影响;(2)ZnO电极表而进行包覆,以形成耐酸性薄层.
利用离子交换法对N719染料进行改性,并与ZnO量子点电极薄膜组装柔性型太阳能电池,获得2.94％的光电转化效率,比未改性N719染料敏化电池的效率提高近85%.这主要是改性N719染料的竣酸基团(COOH)较少,有效阻止其对ZnO量子点薄膜表而的腐蚀,抑制Zn2+/dye聚集的形成,从而提高光电转化效率.同时,以化学浴沉积法在ZnO电极表而修饰上耐酸性三元氧化物Zn2SnO4量子点薄层,并发现电池的光电性能得到改善.例如,以N719和D131为共敏化剂,光电转化效率达到4.38%.
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