光化学太阳能电池光阳极及对电极表面改性研究-材料科学与工程专业论文.docxVIP

摘 摘 要 I I 摘 要 染料敏化太阳能电池(又被简称为 DSSC)、在新型能源利用空间领域已经受到 越来越多人的重视和探索。DSSC 是一种清洁型电池，其制作工艺简单，成本低廉， 且具有比较高的理论光电转化效率。所以，如何克服目前 DSSC 所存在的工艺优 化创新、实现电池的进一步研究推进也成了时下的热点。 自敏化太阳能电池是目前针对太阳能电池研究的又一热点领域，主要针对的 是电池中半导体光阳极 TiO2 在氢化处理后使得 TiO2 的能级结构发生改变，从而增 强 TiO2 的可见光吸收和催化活性。因此在不外加染料的情况下，也可以形成完整 的太阳能电池，类似于 DSSC 的“三明治”结构，且获得一定效率。本文，在自 敏化条件下，对 TiO2 薄膜表面进行四种不同浓度的 TiCl4 处理，获得在自敏化条件 下 TiCl4 表面处理浓度在 70mmol/L 时，效率为 0.021%，比纯 TiO2 光阳极所得 DSSC 光电转化效率增大了一倍。 DSSC 对电极目前采用最多的是铂对电极，寻找能够替代贵金属铂的材料，降 低贵金属的用量，达到铂对电极相似或更好的光电转换效率也是时下研究的热点。 本文针对对电极分别研究了两种不同实验方案，并得到以下结论：1、进行铂对电 极导电表面造孔处理，添加造孔剂聚乙二醇 1000，在造孔剂浓度为 0.05 g/mL 时， 其光电转换效率最高为 5.28%，比纯铂 DSSC 光电效率提高了 23%；2、制备不同 膜厚的 NiO/Pt 复合对电极，测得在 NiO 厚度约为 10～11μm 时，所制备的 NiO/Pt 复合对电极组装电池的开路电压 Voc 比纯铂对电极更高为 0.77V，效率可达纯铂 DSSC 光电效率的 74%。 关键词：染料敏化太阳能电池，自敏化，表面处理，造孔，复合对电极 Abstract Abstract II II ABSTRACT Dye-Sensitized Solar Cells, referred to as DSSC, as a new type of solar cells has attracted more and more peoples attention and research. DSSC is a kind of clean type battery, the craft is simple, low cost, and has high theory of photoelectric conversion efficiency. So, how to overcome the existing DSSC process optimization of innovation and the realization of the further research of battery propulsion has become the current hot spot. Since the sensitized solar cells is a hotspot in the research of the solar cell field, mainly for TiO2 semiconductor optical anode batteries, hydrogen treatment that alters the energy level structure of TiO2, amplify the visible light absorption and catalytic activity of TiO2. So without plus dyes, can also form a complete solar cells, similar to the sandwich structure of DSSC, and get some efficiency. This paper, under the condition of self sensitization, different concentration of TiCl4 treating the TiO2 thin film surface .under the condition of self sensitization, obtaining the best TiCl4 concentration of surface treatment for the concentration of 70mmol/L, the efficiency is 0.021%, doubling than the pure TiO2 anode of the DSSC photoelectr