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染料敏化纳米晶太阳能电池选用廉价、对环境无污染的二氧化钛作为原料,而且制作工艺简单。近年来,有关其工作原理和应用的研究成为世界范围内研究的热点。开展该领域的研究对于开发廉价的太阳能利用途径、缓解全球范围的能源危机和环境问题具有很重大的意义。 用溶胶–凝胶法制备掺锑氧化锡(ATO)导电玻璃和二氧化钛纳米粉,纳米粉平均的颗粒半径为15nm左右,以锐钛矿型为主;用刮涂法制备的多孔膜,二氧化钛与导电玻璃结合牢固,颗粒分布均匀,符合多孔膜电极的要求;用溶胶–凝胶法制备的致密二氧化钛纳米膜与导电玻璃结合紧密,在可见光区域有较高的透过率约为70％。 通过从叶子、花和果实中提取的十三种天然色素成功敏化了TiO2膜,使其吸收光谱从紫外区扩展到可见光区。通过比较发现,由花和果实中提取的花青素类天然染料表现出好的光电性能,而由叶子中提取的叶绿素类和类胡萝卜素类天然染料的敏化性能较弱。结果表明从黑米中提取的天然染料性能最好。 可以通过多种途径,直接在导电SnO2膜上获得铂、碳修饰对电极。用热分解法制备铂黑对电极对太阳能电池性能有很大的提高,使得太阳能电池的最大输出功率提高了许多,大大提高了电池的开路电压和短路电流。采用磁控溅射法制备的铂镜对电极对太阳能电池的性能没有改善。碳对电极由于反射太阳光、催化性能不如铂对电极,因此获得的光电转换效率较低。 用100W的聚光灯作为光源和Keithley2400组建一个测试平台,用1cm2的二氧化钛多孔膜做阳极,KI和I2的乙腈溶液做电解质,铂黑修饰的导电玻璃做对电极,选用聚氯乙烯薄膜封装出的电池取得较好的输出特性:短路电流ISC=1.30mA/cm2,开路电压Voc=0.56V,最大输出功率Pm=0.288mW,填充因子40.1﹪。