基于单晶TiO_2纳米晶的微米球在染料敏化太阳电池中的应用研究

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• 论文作者：丁勇 ; 刘成 ; 杨熠 ; 戴松元
• 年：2017
• 作者机构：华北电力大学可再生能源学院北京市新型薄膜太阳电池重点实验室;
• 论文关键词：染料敏化太阳电池 ; TiO2微米球 ; 实心球 ; 空心球 ; 单晶
• 会议召开时间：2017-05-27
• 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
• 语种：中文
• 分类号：TM914.4
• 学会代码：ZKYQ
• 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
• 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
• 页数：1
• 文件大小：828k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

在染料敏化太阳电池(DSSCs)中,理想的多孔薄膜光阳极应具有较大的比表面积、有效散射可见光的光散射中心和电子快速传输到导电基底的传输路径[1]。澳大利亚蒙纳什大学程一兵教授等将由TiO_2纳米颗粒构成的亚微米球组成多孔薄膜,该薄膜具有较高的光散射性和染料吸附能力,同时球内与球间分别存在介孔和大孔结构,利于电解质在薄膜内扩散,获得了10.60%的光电转换效率[2]。本课题组基于溶剂热法利用丙酮为溶剂、乙二胺为结构导向剂合成出形貌多变、尺寸可调和结晶性可控的TiO_2微米球以及单晶菱形TiO_2纳米晶[3]。在反应过程中,研究钛源含量对TiO_2微米球形貌的变化以及影响机制,同时探索乙二胺促进TiO_2纳米晶沿<001>方向生长的相关机理。将合成出的TiO_2微米球及单晶菱形纳米晶制备成多孔薄膜,应用于DSSCs中。研究发现,一维纳米棒因其独特的取向几何结构能提供直接的电子传输通道,加快了电子在一维纳米结构上的传输,并抑制了电子复合;同时,单晶TiO_2纳米棒构成的微米球不仅表现出较高的电子迁移率,还具有较高的比表面积和光散射性,从而使得组装的DSSC器件在膜厚为9.5μm下取得了10.66%的光电转换效率。因此,该结构的TiO_2微米球兼具高比表面积、良好的光散射性和优异的电子传输性能等特点,为进一步提高DSSC的光电转换效率和降低成本提供了巨大的潜力。

引文

[1]Ding,Y.;Zhou,L.;Mo,L.e.;Jiang,L.;Hu,L.H;Li,Z.Q.;Chen,S.H.;Dai,S.Y.,Adv.Funct.Mater.,2015,25,5946-5953.
    [2]Sauvage,F.;Chen,D.H.;Comte,P.;Huang,F.;Heiniger,L.P.;Cheng,Y.B.;Caruso,R.A.;Graetzel,M.,Acs Nano 2010,4,4420-4425.
    [3]Ding,Y.;Zhang,T.T.;Liu,C.;Yang,Y.;Pan,J.H.;Yao,J.X.;Hu,L.H.;Dai,S.Y.,Sustainable Energy Fuels 2017,1,520-528.