tio2纳米晶多孔薄膜光阳极合成及其光电转换性能的研究论文

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1、原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：盗盈查日期：上剑L年J2_J弓___VFt学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以

2、公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。中南人学硕I：学位论文摘要染料敏化太阳能电池(Dye．sensitizedsolarcells，简称DSSCs)是一种新型太阳能电池，因其制作成本低、工艺简单、光电转换效率高等优点而成为国内外竞相研究的热点。本论文分别采用水热法、溶胶一凝胶法合成了Ti02纳米晶与Ti02致密薄膜，将所合成的纳米晶与致密薄膜用于制备Ti02薄膜光阳极，并组装成

3、染料敏化太阳能电池。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、台阶仪、紫外一可见分光光度计对Ti02纳米晶粒的晶体结构、多孔薄膜的表面形貌、薄膜厚度和光学吸收性能进行表征，并采用模拟太阳光和伏安曲线扫描法对电池的光伏性能进行检测。研究了纳米晶的晶体结构与表面形貌、薄膜厚度、致密层对光阳极光电转化性能的影响规律，主要内容如下：以钛酸丁酯为原料，在水热过程中分别加入不同质量分数的聚乙二醇2000和聚乙二醇600合成Ti02纳米晶。发现聚乙二醇的加入抑制了锐钛矿型Ti02纳米晶粒的生长，促进了金红石型晶粒的生长；当PEG2000的含量

4、为5％时，用不添加4一叔丁基吡啶的电解质体系组装的电池的光电转换效率为2．86％；聚乙二醇600的含量为10％时开始出现金红石相，在含量为1％时制备的薄膜电极性能最好，光电效率为1．85％；适量的PEG浓度有助于光阳极光电性能的提高。研究薄膜厚度对光阳极光电转换性能的影响规律。随着薄膜厚度的增加，光阳极的光学吸收率首先快速增加，然后变化缓慢；电池的短路电流密度、开路电压先增加后减小，填充因子则持续下降，电池的光电转换效率先增加，在10．12／．tm时达到最高，然后略有下降。因此，对于有特定纳米晶材料构成的光阳极而言，存在

5、一个最佳的薄膜厚度。采用溶胶．凝胶法在纳米晶多孔薄膜与衬底之间添加Ti02致密薄膜，发现致密薄膜的引入提高了染料敏化太阳能电池的开路电压与填充因子，但是随着致密层薄膜厚度的增加填充因子减小。当溶胶浓度为0．15mol／L，致密层薄膜的厚度为3层时，在AMl．5(100mW／cm2)光照下电池的光电转换性能达到最高，为3．21％。关键词染料敏化太阳能电池，Ti02，多孔薄膜，致密层，聚乙二醇中南人学顾J：学位论文ABSTRACTABSTRACTDye-sensitizedsolarcells(DSSCs)areakindo

6、fnewtypesolarcells．Becauseofitslowcost，simplefabricationtechnology,highphotoelectricconversioneffjficiency,DSSCshavebecomeahotresearchspotintheworld．Inthispaper,Ti02nanocrystallineswerepreparedbyhydrothermalmethodandtheTi02compactlayersweresynthesizedbysol—gelmet

7、hod，thentheTi02nanoporousanodeswerefabricatedusingthesynthesizedTi02nanocrystallines．Thepreparationanodeswereusedtoassembledye-sensitizedsolarcells．ThecrystalstructureoftheTi02nanocrystallinewasdetectedbyX—raydiffraction(XRD)，whilethesurfacemorphology,thicknessan

8、dopticalabsorptionperformanceofthefilmwerecharacterizedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)，profilemeasuringsystemandUV-visspectrophotometer(UV—vis)respectively．T