染料敏化太阳能电池mo_tio2复合薄膜的制备与表征

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1、!i塑丝生整!!!!生塑型!塑!鲞染料敏化太阳能电池MoⅢ02复合薄膜的制备与表征+胡志强，李国，于仙仙，高岩(大连工业大学化工与材料学院，辽宁大连116034)摘要：用溶胶．凝胶法结合旋转镀膜法制备致密Ti0：薄膜，采用丝网印刷技术制备多孔Ti02薄膜，采用液相沉积法制备znO厂n02、MgO，n02复合薄膜．用x射线能谱仪、原子力显微镜、紫外．可见分光光度计对复合薄膜的化学组分、表面形貌、吸光性能等进行分析；组装电池，测定了电池性能。结果表明：zn0，n02、MgO厂n02复合薄膜具有较好的光电性能，染料敏化太阳能电池的短路电流、开路

2、电压、填充因子、光电转换效率均得到提高。关键词：液相沉积法；ZIlo厂】n02：M90，n02；复合薄膜；染料敏化太阳能电池中图分类号：n佃14．42文献标识码：A文章编号：1001．9731(2007)增刊．1546．041引言染料敏化太阳能电池(Dve．scnsidZeds01arcells，简称Dssc)基本结构是由Ti02纳米晶多孔薄膜电极、染料、电解质溶液、对电极等组成。在模拟太阳光(AMl．5)照射下，Dssc电池光电转化率已超过ll％⋯。但是制作Dssc电池光阳极的Ti02存在禁带宽度较宽(3．2ev)，不能吸收可见光区的能

3、量，受激发产生的光电子和空穴易复合等缺陷，影响了Dssc电池的光电转换效率的进一步提高。因此，需要对TiO：半导体进行掺杂和表面修饰，使Ti02薄膜电极的光响应范围得到扩展。目前采用溶胶一凝胶法制各的Ti02复合体系，如w03，ri02嘲、Fes2，ri02【3】、sn02，Ti02‘41等已有报道，但用液相沉积方法制各Z110，n02、MgO爪02复合薄膜，并对其微观结构、光电流响应等方面进行研究的文献报道还很少。本工作采用丝网印刷技术结合液相沉积法制各Mo，ri02复合薄膜(M：Zil、Mg)，染料敏化得到具有较好光响应的多孔复合薄膜

4、电极。并分析了宽禁带氧化物复合Ti02薄膜利于电极性能提高的原因。2实验2l薄膜的制备2．1．1致密n02薄膜的制备将3ml的钛酸四丁酯溶于12ml的无水乙醇中，逐滴加入一定量的二乙醇胺和少量去离子水，恒温磁力搅拌30min，静置陈化30Inin，得到Ti02溶胶。用旋转镀膜法在FTO导电玻璃(秦皇岛耀华)表面镀膜，在80℃干燥箱中干燥15miIl，制得致密Ti02薄膜。2．12多孔Ti02薄膜的制各取一定量的P25(Deggusa)纳米Ti02粉体，加入3IIll去离子水和1ml醋酸的混合溶液，在玛瑙研钵中研磨30Inin．加入0．1“

5、OP乳化剂，继续研磨30Injn，制得Ti02料浆。采用丝网印刷技术在致密Ti02薄膜上镀膜，先自然干燥15min，然后置于80℃干燥箱中干燥30min，最后在500℃马弗炉中热处理30111jn，制得多孔Ti02薄膜。2．1．3znO厂n02、M叠。厂n02复合薄膜的制备分别配制浓度为9×10_3m01，L的乙酸锌和乙酸镁的乙醇溶液，将制各好的多孔Ti02薄膜浸泡3h，用无水乙醇冲洗后自然晾干，然后置于80℃干燥箱中干燥30min，最后在450℃马弗炉中热处理20嘶n，制得znO厂n02、M90厂n02复合薄膜。2．2光电极的制备将D1

6、02染料溶于体积比为l：l的乙睛和正丁醇中，配成浓度为5×lO-4m01，L的溶液。分别将纯Ti02薄膜和zno门n02、MgO厂n02复合薄膜在染料中浸泡4h，用无水乙醇冲洗后在80℃干燥，制得Ⅱ02薄膜电极和znO厂n02、M90，n02复合薄膜电极。2．3薄膜性能测试利用x射线能谱仪(矾cAEnery)分析复台薄膜表面的化学组分分布情况；利用原子力显微镜(s01verP47)测试多孔薄膜的表面形貌；利用紫外．可见分光光度计(岛津uu240)测试多孔薄膜的吸光度。24电池组装及性能测定分别以纯Ti02薄膜电极和zn0厂n02、Mgo，

7、n02复合薄膜电极作光阳极，以圈Ⅱ2的溶液(0．5mo儿Ⅺ+005mo儿12，溶剂：80％乙腈+20％异丙醇)作电解液，以电沉积法制备的Pt电极作对电极，组装Dssc电池。在模拟太阳光(AMl5)条件下，用ⅪcM．8s型太阳能电池测定仪(ⅪcM．8s)测定Dssc电池的光电性能。·基金项目：国家自然科学基金资助项目(5∞76007)：国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2006AA052417)收到稿件日期：2007．04．29通讯作者：胡志强作者简介：胡志强(1956一)，男．教授，主要从事功能材料研究。垫查堡箜!銎型墼些奎里

8、矍皇些丝Q里Qz曩宣壁星塑望!鱼量垂堑!!!13结果和讨论3．1能谱分析图l、2分别为znO厂n02、Mgo，豇02复合薄膜的x射线能谱图，可以看到有zn、Mg元素的特征峰存在，说明znO、M