氢化TiO_2粉体的制备及在染料敏化太阳能电池中的应用
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摘要
本文通过水热合成和混合气流热处理相结合的方法制备了氢化TiO_2纳米粉体,并将其作为光阳极材料应用于染料敏化太阳能电池中。由于氢化热处理的温度影响二氧化钛中氧空位的浓度,用EPR检测温度对氢化TiO_2粉体中氧空位的影响。利用氢化TiO_2纳米粉体在紫外有较好的吸收,并且氧空位的存在改善了电子的传输情况提高电子寿命,可以明显增强染料敏化太阳能电池对可见光的利用率并改善其光电转化效率效率。实验结果表明:在100 mW cm~(-2)(AM1.5G)模拟太阳光照射下,用300 oC混合气流处理的二氧化钛性能最优,短路电流密度可达到18.92 mA cm~(-2),开路电压可达到0.72 V,与空白样相比,电池效率提高28%。
Hydrogenated titanium dioxide(H-TiO_2) nanocrystals were successfully prepared via annealing TiO_2 in H_2/N_2 mixed gas flow at elevated temperatures ranging from 300 ℃ to 600 ℃. Variations in temperature were studied to investigate the concentration change of oxygen vacancy in H-TiO_2 and the oxygen vacancy can be determined by Electron paramagnetic resonance(EPR). Photoanodes with H-TiO_2 nanocrystals hydrogenated at 300 ℃ show the-highest short-circuit current density(J_(sc)) of 18.92 mA cm~2 and photoelectrical conversion efficiency of 7.76% under standard AM 1.5 G, indicating a 27% and 28% enhancement in J_(sc) and η, respectively.
引文
[1]Chen,X.;Liu,L.;Yu,P.Y.;Mao,S.S.Science,2011,331:746.
    [2]Su,T.,Yang,Y.,Na,Y.,Fan,R.Li,L.Wei,L.,ACS Appl.Mater.Interfaces,2015,7:3754.

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