大小颗粒混和的纳晶多孔TiO2薄膜电极的制备及其性能研究.pdf

张秀坤等：大小颗粒混和的纳晶多孔TiOz薄膜电极的制备及其性能研究 539 大小颗粒混和的纳晶多孑LTi02薄膜电极的制备及其性能研究。 张秀坤，吴季怀，徐 波，李 彪，李树全，林建明，黄妙良，李清华 (华侨大学材料物理化学研究所，福建泉州362021) 摘 要： 把大小颗粒的纳晶Ti02进行混合，制备了 纳晶多孔TiO：薄膜电极并应用于染料敏化太阳能电 颗粒的纳晶TiO。 池中。研究表明，混合一定量的大颗粒纳晶，改善了纳 晶多孔TiO。薄膜对染料的吸附量和薄膜电极对光的 (BuO)．的物质的量比的优化，取其比例为0．4的条件 散射性能，提高了光电输出，在100mW／cm2光照条件 下，制备大粒径的纳晶TiOz。 下，染料敏化太阳能电池的光电转换效率达到5．66％。 2．1．3大小颗粒的纳晶进行混合 关键词：纳晶Ti02；染料敏化太阳能电池；光散射性 把大颗粒与小颗粒的纳晶Ti02以不同的物质的 能；光电转换效率 量的比(R一[大颗粒]／[小颗粒])进行混合，并搅拌均 中图分类号：TM914．42；0614．411文献标识码：A 匀，之后在其加入相当于Ti0220％～30％(质量分数) 文章编号：1001-9731(2009)04—0539—04 的聚乙二醇20000及几滴Tritonx-100，搅拌至均匀， 1 引 言 制得大小颗粒混合的纳晶TiOz浆体，用于制备大小颗 粒混合的纳晶多孔薄膜。 1991年瑞士学者Gratzel等在Nature上发表文 2．2染料敏化太阳能电池(DSSC)的组装 章，提出了一种新型的以染料敏化二氧化钛纳晶薄膜 根据文献[93报道，来制备纳晶多孔薄膜，薄膜的 为光阳极的太阳能电池，其具有制作简单、成本低廉、 面积控制在lcm2左右，并控制用于测试的薄膜厚度在 效率高和寿命长等优点，光电转换效率目前可以达到 5pm左右，并将获得的薄膜浸泡于N3染料溶液中 11％以上，因此成为新一代太阳能电池的主要研究方 24h，使染料充分地吸附在Ti02上，取出后用乙醇浸 向c卜¨．在TiO。光阳极方面，提高光电转换效率的方 泡3～5min，洗去吸附在表面的染料，在暗处自然晾 法之一就是增大薄膜的比表面积以增加染料的吸附 干，即得到染料敏化的Ti02薄膜电极。以染料敏化的 量I另一种方法是在纳晶薄膜电极中引入光散射中心， 纳晶薄膜电极为工作电极，以镀铂电极为对阴极，将染 使光在薄膜内部发生散射。实验和理论分析都表明光 散射性能可以增加光子在薄膜中的传播路程，增加薄 料敏化电极与对阴极用夹子固定，在其间隙中滴人电 膜吸附染料对光子的吸收效率，从而提高电池的光电 解质，其电解质配方：四丁基碘化铵0．6mol／L、I。0．1 mol／L，Lil0．1mol／L，TBP 转换效率[5卅]．所以有必要设计和制备大小颗粒混合 0．5mol／L溶剂为乙腈，封 的纳晶多孔薄膜电极，这样可以同时获得大的比表面 装后即得到染料敏