[01388132]基于太阳电池技术的氧化钛纳米晶的制备性能研究

二氧化钛光阳极薄膜染料敏化太阳能是具有比较广泛应用前景的能源器件。采用通过溶胶-凝胶法、水热法等不同纳米粉体合成法制备不同尺寸或形态的纳米氧化钛粉体,通过优化配比,构筑具有高染料负载、高电荷传输作用的多级结构薄膜。薄膜中尺寸较大颗粒或一维纳米粉体将承担电子快速运输通道,降低电子传输阻力和复合过程。研究了光阳极材料的微观结构的稳定性以及与其他材料的混合均匀性和介面作用,通过研究材料的粉体合成和薄膜制备工艺完善改进提高材料的稳定性。基于多级结构薄膜的DSSC的研制和开发,能够提高粘稠性电解质及准固态电解质的渗透和填充,有利于电解质与氧化钛颗粒间的界面结合,很有可能得到较高光电能量转换效率的染料敏化太阳能电池。我们的研究目的是通过优化太阳能电池中最关键组成部分光阳极的成分与微观结构的来性能提高电池器件的整体性能。同时在光阳极材料的研究中,探索了其与各个部分的协同作用。合成20nm-400nm范围内不同粒度的TiO2纳米晶颗粒。以不同尺寸或形态的TiO2纳米晶为基体,通过氧化锡、氧化镁和氧化锌以及石墨烯等物质的复合,获得具有多级结构的光阳极薄膜。在此基础上组装液态及准固态染料敏化太阳能电池,研究了电池器件性能提高的机理。除了光阳极材料二氧化钛外,我们还研究了二氧化锡以及二氧化锡复合纳米石墨光阳极材料,以及有机高分子材料体系,此外对对电极材料的制备进行了初步的改进,采用多壁碳纳米管和纳米石墨复合3D结构材料取代昂贵的贵重金属铂,目前取得了一定的进展。这项基础研究的进行对太阳能电池工作机理的探究以及光电转化效率的提高是有重大意义。