TiO2纳米材料的可控制备及其在染料敏化太阳能电池的应用

摘要

近几十年来，染料敏化太阳能电池（DSSC）作为一种新型清洁能源得到了科学研究者的广泛关注。光阳极是 DSSC的重要组成部分之一，其组成主要为纳米晶半导体材料薄膜。目前应用最为广泛的光阳极材料是TiO2纳米材料，然而TiO2纳米材料的形貌及尺寸等对DSSC的光电转换效率有重要影响。在小尺寸的TiO2纳米材料表面沉积大颗粒 TiO2作为散射层或散射中心提高光阳极膜的光散射能力成为提高DSSC性能的新途径。
　　本文研究了花状TiO2纳米材料和TiO2介孔微球的制备方案，得到形貌可控的TiO2纳米材料最佳制备条件，并对所制备的材料进行了物理形貌与结构表征以及光电性能研究。结果表明，所制备的花状 TiO2纳米材料为金红石相，由数根直的纳米线呈中心放射状紧密排列构成，纳米线长度约400 nm，直径约24nm。所制备的TiO2介孔微球为锐钛矿相，平均粒径大约为2.5μ m。TiO2微球表面包覆着多个相互连接的方状纳米片，形成马赛克结构，暴露锐钛矿相（001）晶面。研究了两种形貌的TiO2材料的光电性能。将花状TiO2纳米材料以10％的比例掺入25 nm的P25纳米晶颗粒作为散射中心时，所制备的光阳极封装为DSSC时光电效率可达到7.28%，较纯P25纳米晶颗粒DSSC有明显提高。将TiO2介孔微球作为DSSC光阳极的散射层时，在电子传输上表现出更高的俘获/被俘获频率，延长有效电子扩散长度和电荷收集效率从而提高纳米晶TiO2基光阳极DSSC的光电转换效率至6.49%。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及研究目的和意义

1.2 太阳能电池发展概述

1.3 染料敏化太阳能电池的研究进展

1.4纳米TiO2基光阳极

1.5 课题研究内容

第2章 实验材料及实验方法

2.1 实验所用的试剂及仪器

2.2不同形貌纳米TiO2材料的制备方案

2.3染料敏化太阳能电池的制备方案

2.4样品表征

第3章 花状TiO2纳米材料的制备及性能研究

3.1 引言

3.2 花状TiO2纳米材料的制备

3.3 花状TiO2纳米材料的结构表征

3.4 花状TiO2纳米材料的光电性能研究

3.5 本章小结

第4章TiO2介孔微球的制备及性能研究

4.1 引言

4.2 TiO2介孔微球的制备

4.3 TiO2介孔微球的表征

4.4 TiO2介孔微球的光电性能研究

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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