FTO薄膜电极的光电转换效率.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao12632ActaP．-Chim．．2012，28(I1)，2632-2640November[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201207301www．whxb．pku．edu．cn表面In掺杂TiO2的N719／TiO2-In，FTO薄膜电极的光电转换效率程辉姚江宏曹亚安，(南开大学物理科学学院，天津300071；南开大学泰达应用物理学院，弱光非线性光子学教育部重点实验室，天津300457)摘要：采用溶胶．凝胶法制备出In表面修饰的TiO(TiO．Inx％)纳米粒子，)(％代表在ln掺杂的TiO样

2、品中与h13和Ti离子摩尔百分含量．利用二(四丁基铵)顺式一双(异硫氰基)双(2，2一联毗啶-4，4-■羧酸)钌(II)(N719)作为敏化剂，制备出N719／TiO／FTO(氟掺杂锡氧化物)和N719／TiO．In6／FTO染料敏化薄膜电极．光电转换效率实验表明，在薄膜电极+0．5mol·LLil+O．05mol·LI的三甲氧基丙J~(MPN)溶液+Pt光电池体系中，N719／TiO．Jn／FTO薄膜电极的光电转换效率均高于N719／'1"iOJFTO，其中N719／TiO。-In0．1％／FTO的光电转换效率比N719／TiOdFTO提高了2O％．利用X射线衍射(X

3、RD)、X射线光电子能谱(XPS)、漫反射吸收光谱(DRS)、荧光(PL)光谱和表面光电流作用谱确定了TiO．Inx％样品中In离子的存在方式和能带结构：利用表面光电流作用谱研究了N719／TiO一In，0，FTO薄膜电极的光致界面电荷转移过程．结果表明，ln离子在TiO表丽形成O．1n．CI(n=l，2)物种，该物种的表面态能级位于导带下0．3eV处；在光电流产生过程中，O-ln_CI(n=l，2)表面态能级有效地抑制了光生载流子在TiO．In~／o层的复合，促进了阳极光电流的增加，从而导致N719／TiO．Inx％／FTO薄膜电极的光电转化效率高于N719／TiO／

4、FTO．并进一步讨论了光致界面电荷转移的机理．关键词：TiOz·Inx％；O—In—CI(n=l，2)物种：表面敏化N719／TiOz—Inx％／FTO；光电转换效率中图分类号：0646；0647PhotoeIectricConversionEficiencyofN719／Ti02-Inx％／FTOF_ImElectrodesIncorporatingInDopedattheTi02SurfaceCHENGHui’一YAOJiang—Hong。CAOYa-An，'(CollegeofPhysics，NankaiUniversity,Tianjin300071，尸R．Ch

5、ina；TheKeyLaboratoryofWeakLightNonlinearPhotonicsMinistryofEducation，TedaAppliedPhysicsSchool,NankaiUniversity,Tianjin300457,PR．China)Abstract：NanoparticlesofTiO2withsurfacemodificationbVIndopingwerepreparedusingaso1．geltechnique．ThesematerialshadthegeneralformulaTiO2．Inx％。whererepresent

6、sthemolepercentofInionsinthecombinedIn”andTimetaIioncontent．N719／TiO2／FTO(fluorinedopedtinoxide1andN719／11O2-Inx％／FTOfiImelectredeswereprepared．usingN719dyeasasensitizingagent．Thesethinfilmelectrodeswereincorporatedintosolarcellscomposedof0．5moI·L。LiI．0．05moI·L12,methoxypropionitrile(MPN

7、)andPt．ItwasdeterminedthatthephotoelectricconversioneficienciesoftheN719／TiO2-lnx％／FTOf¨melectrodeswerehigherthanthatofN719／TiO2／FTO．1nparticular．theconversioneficiencyofN719，1_iO2-In0．1％／FTOwas20％greaterthanthatofN719／TiO2／FTO．Thebandstructureandln。ioncontentofTiO2一Inx％s