染料敏化太阳能电池的研究

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1、中文摘要摘要：本文对染料敏化太阳能电池(Dye．sensitizedSolarCell，简称DSC)的原理、结构进行了简要介绍，概述其研究现状、发展趋势。在利用纯有机染料D102成功制备DSC器件的基础上，重点研究了不同Ti02薄膜制备方法、紫外处理对DSC器件性能以及紫外处理对D102染料能级、染料能级对DSC光电转换性能的影响。作为DSC光阳极的二氧化钛薄膜，其光电特性直接影响DSC的光电转换效率。本文中分别采用溶胶凝胶法、磁控溅射法、粉末涂覆法等方法制各了单层及叠层Ti02薄膜，通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了薄膜的表面形貌和晶体结构。测试用此

2、单层、叠层膜制备的DSC器件的光电性能，得到Ti02薄膜结构与DSC电池性能的相互关系。最后，结合电池性能和薄膜结构，分析单层、叠层器件差异原因，通过比较得出结论：由致密层和多孔层组成的叠层Ti02薄膜器件性能优于各单层膜电池。除对DSC各部分材料、制备工艺、过程进行研究外，组装器件前对半导体电极进行一定的处理也会对电池特性产生重要影响。本实验中，为进一步提高电池的光电性能，在组装成器件前通过紫外照射处理，使DSC的光电流和光电转换效率得到了提高。紫外光照射处理后，小面积DSC的电流密度由8．65mA／cm2提高到11．3lmA／cm2，电池的光电转换效率由3．47％

3、提高到3．99％。为研究紫外照射使电流大幅度提高的因素，创新性的从染料能级的角度入手，测试这种新型染料的能级，并讨论了能级变化对DSC器件的影响。实验发现所用的二氢吲哚染料D102(C37H30N203S2)在紫外照射处⋯,i．-后的能级变化情况：紫外光照射处理对染料的激发态能级位置没有影响，但使其禁带宽度略有减小。结合电池的光电流工作谱，认为紫外照射处理后禁带宽度的略有减小是导致电池开路电压略有降低、短路电流提高的一个原因。另外结合其他研究观点，讨论了紫外照射处理后其它可能因素对DSC光电特性的影响。关键词：太阳能电池；染料敏化；二氧化钛；紫外光照射处理分类号：TM

4、914．4ABSTRACTABSTRACT：Inthispaper,briefintroductionofdye-sensitizedsolarcell(DSC)’Stheory,structure，statusanddevelopmenttrendwereoutlined．OnthebasisofpreparedDSCdevicesusingpureorganicdyeD102，thepaperfocusedondifferentmethodsofprepareTi02filmandultraviolettreatmentwhichimpactontheDSCs’p

5、hotoelectricproperties．TheimpactsofultraviolettreatmentontheD102一levelandthedyelevelonDSCwerealSOresearch．UsingTi02filmasanode，itsphoto—electronpropertiesimpacttheDSC’Sphotoelectricconversionefficiencydirectly．SinglelayeranddoublelayerofTi02filmswerepreparedbydifferentmethodssuchassol·g

6、el，powdercoatingandmagneticsputtering．Thesurfacemorphologiesandcrystalstructuresofthefilmswerecharacterizedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)andX—raydiffraction(XRD)．Wlththedifferencesoffilmstructureandphoto—electronproperties，analysisbetweensingleanddoublelayerdeviceshowedthat：theproper

7、tiesofthecellcomposedofdoublelayer(bydenselayerandporouslayer)werebetterthanthatcomposedofsinglelayerfilm．Inadditiontostudythevariousimpactsofmaterials，technologyandprocess，dealsemiconductoranodewithcertainmethodswillalsohaveamajorimpactonthephotoelectricpropertiesofDSC．Inorder