柔性染料敏化太阳能电池TiO电极的低温制备及性能表征

摘要

柔性染料敏化太阳能电池是以透明导电塑料薄膜为衬底的，由于其能减轻太阳能电池的重量和降低成本，引起了人们的广泛关注。但柔性的导电衬底不耐高温，采用低温方法制备TiO2薄膜电极具有重要的意义。 采用紫外处理低温烧结和常压水热两种低温方法制备柔性TiO2薄膜电极，为了进一步优化柔性薄膜电极的光电性能，将水热合成法制备的TiO2纳米管以不同比例与P25混合，制备了纳米管复合电极。通过XRD、TEM和氮气等温吸附-脱附仪等测试手段对TiO2纳米管进行了表征，用傅立叶变换红外吸收光谱仪（FTIR）、紫外可见光仪（UVSP）、场发射扫描电镜（FESEM）对TiO2薄膜电极及纳米管复合电极进行表征，并测试了电极组装电池的光电性能。 研究表明：两种方法制备的电极均为一种多孔结构，不含有机物；并且敏化电极吸收光谱的吸光度增大；紫外处理低温烧结法制备电极组装柔性电池的短路电流为4.9mA，其光电转换效率为1.28％。而水热法制备电极组装柔性电池的稳定性较好，虽然其短路电流为2.60mA，但光电转换效率为1.32％。150℃48h制备TiO2纳米管其直径为10nm、长度为0.5~1μm、比表面积为405.8cm2/g，用该纳米管掺杂的薄膜电极光电性能较好；400℃热处理后，该纳米管光电性能最佳；掺杂5％400℃烧结纳米管粉末的薄膜电极的光电性能最好，其短路电流可达3.25mA，光电转换效率达到1.67％。