PVP对染料敏化太阳电池特性的影响.pdf

第31卷第8期 太阳能学报 Vbl．31．N0．8 20lO年8月 ACTAENERGIAESOLARISSINICA Aug．，2010 PVP对染料敏化太阳电池特性的影响 杨振华1’2，张晓丹1，纪伟伟1，张存善2，赵颖1 (1．南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，南开大学光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室， 光电信息技术科学教育部重点实验室，天津300071；2．河北工业大学信息学院，天津300130) 摘要：以聚乙烯吡咯烷酮(P、，P)为成膜剂，采用刮涂的方法制备染料敏化太阳电池光阳极中的nq薄膜。将一 定量的PvP溶解到无水乙醇中与0．59P25以及其它有机小分子物质混合，搅拌均匀后研磨制成Ti02胶体，将其均 匀涂覆在导电玻璃上(膜厚度约为l铀·)，经过450℃烧结后浸附染料，制成面02光阳极。研究发现：当其它条件不 变时，改变PvP用量会明显影响短路电流密度、开路电压、填充因子，进而影响光电转换效率。在其它条件固定不 变的情况下，最后得出最优的PVP加入量为O．309，电池的光电转换效率可达到6．37％。 关键词：染料敏化太阳电池；刮涂法；啊02薄膜；PvP 中图分类号：砸13 文献标识码：A 膜，制作和组装电池。研究发现在其它条件不变的 0 引 言 情况下，改变PvP的用量对Ti02薄膜质量、电池性 自从1991年瑞士洛桑工学院G嫩l冼l教授首次 能影响很大。 报道基于吸附染料光敏化剂的纳米多孔啊02薄膜 的新型高效太阳电池以来[1]，掀起了各国学者对染1 实验 料敏化太阳电池研究的热潮[2’3j。染料敏化太阳电1．1 Ti02光阳极的制备 池由半导体光阳极、阴极和两极之间的电解质组成。 对FTo导电玻璃基底(美国LoF公司，方块电 半导体光阳极是由粘附在导电玻璃上的多孔纳米晶 阻15例c矗)首先用有机溶剂去除油污，再分别用无 Ti02薄膜和吸附在Ti02颗粒上的光敏染料构成。 水乙醇、丙酮、无水乙醇超声清洗3次。 通常，使用刮涂法(即DoctorBlade)或丝网印刷技术 称取O．59商用P25 等，将Ti02涂覆到导电玻璃上，然后高温烧结制成。 一定量的PVP(天津市化学试剂六厂)放入玛瑙研钵 Ma等Ho用聚乙二醇(PEG)、乙醇体系胶体，采用 丝网印刷的方法制备Ti02薄膜，实验发现这种技术0．34、0．409)，然后加入一定量的乙酰丙酮(分析纯， 不但能防止Tio’薄膜龟裂还能保证高质量的多孔天津市光复精细化工研究所)、曲拉通(％tonX—100， 结构，当膜厚为17脚时光电转换效率达到5．18％。分析纯，天津市医药公司)、松油醇(分析纯，天津市 最近，Jing等【5]采用乙酰丙酮、乙醇体系胶体和丝网试剂六厂)和无水乙醇分散剂。经过30lIlin的充分 印刷的方法制作锐钛矿相Ti02薄膜(15舯厚)，其光 研磨，得到具有一定粘度的Ti02胶体，通过刮涂法 电转换效率可达到4．1％。由此可见，T峨浆料的组将胶体均匀涂覆在m透明导电玻璃上厚度约为 分对电池性能具有非常显著的影响[6]。 14胂。待T峨膜自然晾干后，放入电阻炉中进行热 本文采用P25、PVP、无水乙醇为主要成分，配制 Ti02胶体，通过刮涂方法制备约14舢厚的Ti晓薄宜过快，以防止玻璃受热不均导致断裂)然后保温30 收稿日期：2008—12—28 (2D06DF^62390)；教育部新世纪人才计划 通讯作者：张晓