ZnO的水热合成及其在TiO2/ZnO染料敏化太阳能电池中的应用

摘要

通过在不同矿化剂粉末[六亚甲基四胺(hexamethylenetetramine,HMT)、尿素和氢氧化锂]存在下的水热反应制备得到具有不同形貌尺寸的ZnO粉体,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见漫反射光谱和表面光电压谱研究了不同矿化剂存在下所制备ZnO的尺寸、形貌和光电性能。结果表明:以HMT和LiOH作矿化剂可得到六方纤锌矿结构的ZnO粉体,且尺寸均一;尿素作矿化剂得到产物的结晶性较差;在LiOH存在下制备的ZnO具有明显的光电响应性能,这与带带跃迁及激子跃迁相关的。将所制备的ZnO用于染料敏化太阳能电池中,作为TiO2基染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs)光阳极的上层膜,起光散射作用,下层是纳米TiO2晶膜。作为对比,制备了单一ZnO基DSSCs.通过光电流–电压(Ⅰ–Ⅴ)曲线研究了2种DSSCs的光电转换效率,结果表明:TiO2/ZnO双层膜光阳极组装的DSSCs的光电性能优于ZnO基DSSCs,说明具有光散射层的DSSCs的光吸收增强归因于下层TiO2纳米晶膜的高比表面积和上层大尺寸ZnO光散射膜的组合效应。