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自80年代以来,以瑞士洛桑高等工业学院M.Gr(?)tzel教授为首的研究小组,受到绿色植物光合作用的启发,研制出TiO2纳米晶染料敏化太阳能电池(简称NPC电池),在某种意义上这种电池可以说是具有绿色植物光合作用的“人造树叶”。这项发明无疑对解决当今世界的能源问题开辟了一条新的途径。 TiO2纳米晶薄膜电极是Gr(?)tzel电池的一个十分重要的组成部分,近年来人们通过各种办法来改善TiO2薄膜的性能以获得更高的光电转化效率。而在我们的研究中发现,PbTiO3薄膜的光响应范围几乎扩展到了整个可见光区,推测其光电性能有可能优于TiO2薄膜。所以本文从制备Gr(?)tzel电池的纳米晶薄膜的角度出发,通过XRD、DSC-TG、TEM、UV-Vis等手段,对TiO2薄膜、PbTiO3薄膜以及Li+、La3+、Sr2+三种离子掺杂改性后的PbTiO3薄膜展开了一系列的研究。 用溶胶-凝胶法和磁控溅射法制备了TiO2薄膜,XRD测试结果表明两种方法均能制备出晶型良好的锐钛矿TiO2薄膜。通过对溶胶-凝胶法前驱体的DSC-TG分析,确定其锐钛矿晶型转变温度约为382℃。经UV-Vis吸收光谱分析,两种方法制备的TiO2薄膜在400~500nm波长范围内对可见光有吸收,其吸收限均在380nm左右。光电化学性能测试结果显示TiO2薄膜的开路电压约为440mV,填充因子为0.36左右。由于磁控溅射法制备的TiO2薄膜厚度大于溶胶凝胶法制备的TiO2薄膜,其短路电流和光电转换效率比溶胶凝胶法制备的TiO2薄膜更高。 用溶胶-凝胶法在500℃焙烧制备了晶型良好的四方相PbTiO3薄膜,经UV-Vis吸收光谱测试,PbTiO3薄膜在整个可见光区内对光均有吸收,而且在735nm处出现吸收峰。其光电化学性能测试结果为PbTiO3薄膜的开路电压达到566mV,填充因子达到0.497,其性能均优于TiO2薄膜。 用溶胶-凝胶法制备了钛酸铅锂掺杂体系的不同配比的Pb1-xLixTiO3薄膜。XRD测试表明,掺杂Li+离子后的Pb1-xLixTiO3呈立方相晶型,且掺杂Li+后,晶体结构的稳定性降低。经UV-Vis吸收光谱测试,Pb1-xLixTiO3薄膜