solgel法纳米tiolt2gt薄膜制备及染料敏化性能研究

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1、中文摘要本实验以钛酸丁酯为原料，以无水乙醇和稀硝酸为溶剂配制溶胶．凝胶，经过浓缩干燥得干凝胶，然后经煅烧得用于制备太阳能电池阳极多孔薄膜的高比表面的Ti02纳米粉。对溶胶—凝胶过程发生的物理化学变化进行了分析，优化了溶胶—凝胶的形成条件。考察了不同的工艺条件及参数对制得Ti02纳米粉的晶型、粒径及比表面积的影响。以制得的高比表面Ti02纳米粉为原料，以溶胶液和去离子水为结合剂制备太阳能电池阳极薄膜，并用曙红染料对其进行敏化研究，考察不同的工艺条件对薄膜性能以及电池的开路电压和短路电流的影响，并确定染料敏化的最佳染料溶液浓度，敏化温度及敏化时间。通过XRD，TEM，BET等方法对所制备的

2、Ti02粉体的晶型，粒径，比表面积等进行测试和表征。实验发现所得粉体的性能与热处理温度及保温时间均有关，煅烧过程中，Ti02干凝胶先生成锐钛矿，在约500℃时，开始向金红石相转变，到700"C全部转变为金红石相。在热处理温度为500℃，保温一定时间可得到能应用于制备太阳能电池阳极薄膜的Ti02粉体，料径为12～15nm，比表面积约100m2／g。实验发现Ti02薄膜的晶体结构、尺寸、形貌、染料的浓度、敏化温度、敏化时间等对所组装的染料敏化太阳能电池的性能都有很大影响。以所制备粒径为12～20nm的锐钛矿相粉体为原料，以溶胶液为结合剂制备厚度为10～15岬的太阳能阳极薄膜，能与基底牢靠的

3、结合，经曙红染料敏化后组装成太阳能电池具有良好的性能。经实验确定在50℃下染料浓度为O．59／L，敏化30～40min后，可取得对阳极薄膜较佳的敏化效果，所组装的太阳能电池的开路电压达到0．55V，短路电流达到0．80mA。关键词：Ti02纳米粉；溶眩—凝胶：Ti02薄膜；染料敏化AbstractNanosizedTi02particleswhichwereusedinpreparationofnanocrystallineTi02filmswel"epreparedbysol—gelmetllod．The∞1wasobtainedbyusingTEOTashydrolysisprec

4、ursor,C2HsOHorHN03assolvent．n地physicalandchemicalchangesduringthesol-gelprocesswereanalyzedandtheconditionfortheformationofsol—gelWasimproved．Theeffectsofprocessingparametersonthecrystallinephases，particlesizeandBETareaofnano-Ti02powderswerediscussed．Ti02nanoporousfilmsweremadeonITOglasswitllsol

5、-gelmethodandpowderspreadingmethod，thenweresensitizedincosinesolution．Theeffectsofprocessingparametersonthepropertiesofthinfilm，open-circuitvoltageandshort—circuitcurrentoftheassembledsolarcellswerestudied．Besides，theconcentrationofdyesolution，dye-sensitizedtemperatureanddye-sensitizedtimewereco

6、nfirmed．Ti02powders’characteristicsinfluencedbythecalciningtemperatureandtimeofheatpreservation．Duringtheprocessofcalcining，theanatasecrystallitesWasformedfirst，andittransformedtorutilecrystallitesatabout500。Candcompletedat700*C．Ti02powderswith12-15imlparticlesizeandabout100m2／g，whichenduesthepr

7、eparedfilmswithexcellentphoto-electro-chemicalpropertiesCanbeobtainedat500℃．ExperimentalresultsshowthatthepropertiesofTi02films，theconcentrationofdyesolution,dye··sensitizedtemperatureanddye·-sensitizedtimehavegreateffectson