论文部分内容阅读
染料敏化太阳能电池(DSSC)作为一种新兴电池以其独特的优势被人们关注,并且柔性DSSC的开发研究对开拓电池应用范围及降低成本方面起着重大的作用。本论文通过水热方法制备了亚微米TiO2微球,用于电池的制备及性能提高有较大的实际意义。本论文还优化制备了不同类型的柔性DSSC,通过制备多孔钛材料改进电池的结构,进一步提高电池的性能。本论文主要内容概括如下: 以TiCl4为钛源,正辛醇为溶剂,通过一步水热法制备出金红石型TiO2微球,该微球平均直径约为500nm,处于亚微米级别,与光波长匹配具有很好的光散射作用。经TEM分析可知,该微球是由大量纳米棒构成,这些纳米棒之间构成V型结构,能起到捕获光的作用,与具有陷光结构的硅表面形貌十分相似。由于良好的散射及捕获光作用,基于该微球的DSSC性能优异,转化效率为6.59%,在金红石样品中实属罕见。同时,该样品用于新型的夹层结构光阳极,对电池性能的提高有很大的帮助。 对用于制备DSSC光阳极的钛箔基底进行处理以提高电池性能,并使用不同方法优化处理方案,在最优化处理的基础上进一步制备TiO2衬底,最终发现经过20V阳极氧化处理20min的钛箔表面由直径约为100nm的纳米管构成,用这种钛箔制备光阳极得到电池转化效率为5.62%,由于纳米管优异的传输电子性能及光散射性能使得电流密度得到较大提高。优化光阳极钛箔处理方案的同时,还使用不同方法制备了导电塑料和钛网两种不同基底的对电极,经测试,两种对电极均表现出高效的催化氧化还原能力,用这两种对电极组装柔性DSSC得到电池转化效率分别为4.94%和5.60%。 以钛箔为基底制备的柔性DSSC在测试时必须要从对电极一侧照射(背面照射模式),入射光经过对电极及电解液层,损失较大,影响电池性能。鉴于此种情况,使用阴极刻蚀还原的方法制备出含有多孔结构的钛基底(多孔钛),使用这种多孔钛制备双面光阳极组装电池,光可以直接从光阳极一侧入射(正面照射模式)测试电池,较背面照射可以得到更高的光电转化效率。通过优化多孔钛刻蚀程度,最终得到6.08%的转化效率。此种多孔钛还可以制备双面对电极,用于组装叠层并联电池效果良好。