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染料敏化纳米二氧化钛光电太阳能电池的研制

陈鹏  
【摘要】: 能源短缺与环境污染是目前人类面临的两大问题。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色能源是解决能源危机的最佳途径之一,因此太阳能利用技术研究引起了各国科学家的广泛重视。染料敏化纳米晶太阳能电池是当前纳米技术和光电转换材料研究的热点之一,其廉价的成本和简单的制作工艺以及稳定的性能,为人类利用太阳能提供了更有效的方法。静电纺丝法作为一种成熟的制备纳米材料的技术已经受到了人们的广泛重视,但是其在制备纳米带以及将这种方法制备的纳米纤维应用在染料敏化太阳能电池(DSSC)方面还鲜有报道,因此在这些方面的进一步研究具有深远的意义。 本文采用溶胶-凝胶法配制具有一定粘度的前驱溶液,采用静电纺丝技术成功地制备出PVP/Ti(OC_4H_9)_4复合纳米纤维以及PVP/Ti(SO_4)_2、PVP/Zn(NO_3)_2、PVP/SnCl_4复合纳米带,经过高温焙烧制得二氧化钛多孔空心纳米纤维、二氧化钛纳米带、氧化锌纳米带以及二氧化锡纳米带。并将制得的TiO_2纳米纤维应用在染料敏化太阳能电池的基底物质上,采用N3染料对其进行敏化处理,I_3~-/I~-作为液体电解质,组装并密封染料敏化太阳能电池; 利用差热-热重、X射线衍射、红外光谱、场发射扫描电子显微镜等分析手段对制得样品进行了系统表征。分析结果表明,制备的TiO_2多孔空心纳米纤维均是一维结构,平均直径300 nm,长度大于200μm,以其制得的电池获得一定的转化效率和开路电压;制备的二氧化钛、氧化锌、二氧化锡纳米带宽度在1μm~10μm,长度为200μm~300μm,厚度60 nm~400 nm。获得的这些新结果,为进一步从事染料敏化太阳能电池以及纳米材料的研究奠定了基础。


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