新型染料敏化太阳电池中半导体基底的结构调制与修饰

摘要

新概念太阳电池原理与器件的研究已成为现代光伏研究的前沿.敏化太阳电池相比基于PN 结的传统太阳电池,对光电子产生材料的纯度及均匀性要求较低,制备简单,制造和环境成本较低,且是一种研究半导体材料光电性能的理想载体.在敏化电池的构架中,载流子传导方式主要属于多子传导,基底的传导性能会极大的影响电池性能,并且,敏化剂和半导体基底之间的接触也有重要影响.因此,我们主要对TiO2 纳米管阵列等形式的纳米结构半导体基底进行了结构调制与表面修饰的研究.结果表明,通过条件控制,可实现直径10-600nm的TiO2 管的制备,而通过对实验过程中存在的振荡现象的调制,可更高效的制备有序的TiO2 管阵列,并实现表面及内部形貌的调制,制取具有一定周期性起伏的或者完全光滑的内外表面.此外,实验发现在一定的条件下可以在接近室温的条件下电化学制备纳米晶结构而不是非晶结构的管阵列,即所谓“微退火现象”.结合这些结果,并通过一定的化学修饰,最终可大幅度提高敏化电池的性能,例如,在背照射染料敏化太阳电池中,电池转化效率及短路电流均可比基础值提高114%.