论文部分内容阅读
染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells, DSSCs)以光电转换效率高、制备工艺简单、价格低廉等优点引起了各国研究者的高度关注。为了拓宽染料敏化太阳能电池的应用领域,早日进入工业化生产,科学家们尝试使用更简便、节能、高效的方法制备DSSCs,同时也有科学家们尝试利用轻便可弯折的柔性导电基板代替重量大、易破碎、昂贵的镀有铟锡金属氧化物导电层的玻璃来制备柔性DSSCs。目前制备染料敏化太阳能电池光阳极的方法有刮涂法和丝网印刷法,他们将分散有TiO2和粘结剂的浆料通过刮涂或丝网印刷的方法涂覆在导电基底上,随后通过高温煅烧去除粘结剂,留下TiO2多孔薄膜,再通过TiCl4稀溶液等来修饰,使TiO2网络连接更紧密。去除粘结剂的同时会使TiO2多孔薄膜产生大量裂纹,使TiO2颗粒间的连接性不好,内阻增大；其次,电极必须经过烧结以去除粘结剂并提高导电层与多孔层、多孔层内部TiO2晶粒的连接性。本论文提出了一种制备DSSCs光阳极的制备方法,液相沉积法：将导电玻璃浸泡在含Ti溶液中,加热促进水解,直接在导电玻璃表面形成一定厚度的光阳极。(1)以液相沉积法,60℃下在FTO导电玻璃基底上直接制备了颗粒大小为300-400nm,比表面积为152m2g-1的TiO2多孔薄膜,经高温烧结,敏化后作为染料敏化太阳能电池的光阳极,并进行组装测试,同时比较了不同基底预处理方式对电池性能的影响。结果表明,当采用溶胶作为晶种层旋涂在FTO导电玻璃上时,再沉积Ti02多孔薄膜,烧结、敏化后组装成染料敏化太阳能电池,其光电转换效率最高达4.39%。(2)为了进一步提高电池性能,我们设计一种梯度结构的光阳极,其中包括颗粒尺寸较大、薄膜孔径较大、比表面积较小的薄膜I,和颗粒尺寸较小、薄膜孔径较小、比表面积较大的薄膜Ⅱ。采用氧化钛溶胶对导电玻璃表面处理后,将旋涂有晶种层的基底放置在沉积溶液中,先以80℃为沉积温度,后以60℃为沉积温度,制备出具有梯度结构的光阳极,烧结、敏化后封装成染料敏化太阳能电池,最终光电转换效率平均为6.35%,最高为6.51%。(3)采用钛箔为基底,将其表面氧化为三维网络结构的Ti/TiO2薄膜,在通过80℃和60℃两种温度分别沉积氧化钛,得到梯度结构的光阳极,烧结、敏化后封装成染料敏化太阳能电池并测试其性能,并比较了不同基底预处理方式对电池性能的影响。结果表明,当对钛箔进行预处理使其表面具有三维网络结构后,再沉积梯度结构TiO2薄膜,得到的柔性DSSCs光电转换效率最高为3.09%。