basno-%2c3-染料敏化太阳能电池制备及其性能的研究

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1、河南大学凝聚态物理专业2007级硕}学位论文摘要随着全球变暖，大气污染问题阿趋严重化以及常规能源供应耗尽，开发和利用可再生绿色能源已成为人类社会所面临的重大课题。今天，太阳能发电被广泛认为是一种可持续增长的、绿色可再生的能源技术，而太阳能电池已经渐渐应用于各种各样的领域，从消费电予、小尺度分布式系统到兆瓦规模的集中火力发电厂都能发现它的存在。舀静，太阳能电池是以圈态光伏电池为主导的。以后太阳能电池将会向低廉高效的方向发展，染料敏化太阳能电池(Dye．SensitizedSolarCell，DSSC)则

2、正是因为这样的优势而获得了广泛的关注。虽然这种电池已经具有适度的光电转化效率，可是仍有许多方面需要进一步改进，比如电子的传输以及光吸收范嗣等。自从瑞士洛桑联邦理工学院的Griitzel教授发明了这种由染料拓宽半导体纳米多孔薄膜光吸收范围的太阳能电池之后，许多的学术以及商韭研究机构都对其产生了很大的兴趣并投入了大量的资金与精力去提高其效率以及组装电池的更好方法。尤其是在之后的6年中，Grlitzel教授的小组得到美国国家再生能源实验室(NREL)的证明将其电池效率提高至10％。染料敏化太阳能电池一般是由

3、纳米晶氧化物半导体做成的薄膜电极，染料敏化剂，电解液，对电机以及透明导电衬底组成。具有代表往的就是将二氧化钛薄膜作为电池阳极，铂电极作为对电极，然后加入溶于有机溶剂的13～／I一溶液作为电解液，这样就组成了一个具有三明治结构的DSSC。由于具有廉价，市场资源充足，无毒，生物相适性，并且可以大规模用在保健黯以及绘画颜料上，Ti02是作为DSSC阳电极材料的最佳选择。但是二氧化钛也有很大的光催化性质，有可能分解染料，因而有出现了很多关于其它材料的报道。以前的对工作电极材料的研究都只是针对二元氧化物，比如T

4、i(32，ZnO，Sn02，Nb205和In203。相对而言，多元氧化物很少有人研究过。据我们所知仅仅的报道只有SrTi03和最近的Zn2Sn04。与二元氧化物相比，多元氧化物的材料具有更自由的条件去调节材料的化学和物理性质，接着通过这种对其性能的改变恧摘要寻找到最适合作为电涟工作阳极材料。本文通过剩焉不同方法制备BaSn03颗粒并测试其形貌和光学性质，研究了不同制备方法对物质的性质的影响。通过表面光电压和将箕作为工{乍电极组装成染料敏伲太阳畿电、懑，研究了不网制备方法麓BaSn03颗粒性质之间的差异

5、和电池不同效率之间的关系，并得到了1．1％的光电转化效率。主要终了以下有意义的工馋：1．分别使用共沉淀，水热和固相三种方法制备出颗粒大小在O．1．1。1gm范围内的BaSn03颗粒，分别利用X射线衍射，扫描电子显微镜，比表面积仪，拉曼光谱研究其结构与形貌情况，并研究了其敏化前后的表面光电压特性曲线。其结果显示共沉淀法制备酶BaSn03样晶具有最好的光电效应并且与N719具有最好的相互作用有可能做成敏化太阳能电池。2．分别以三个不同方法翩各的BaSn03样品为原料，加入水、分散荆后进行研磨，把所得的浆料

6、涂敷在导电玻璃上成膜，550oC热处理30min后，在N719染料的乙醇溶液(5x10弓M)中浸泡24h，得到BaSn03／染料电极。用夹子把BaSn03／染料电极和镀Pt的对电极央紧，在两者之间滴加电解液，即完成染料敏化太阳能电混的制作。并使用CHl660电化学工{乍站测试电池的光电转化性能。得到1。1％的光电转化效率。3．通过改进后的水热法制备出具有菱形十二面体结构的BaSn03颗粒，并利用X射线衍射，扫描电子显微镜，，拉曼光谱，红外光谱研究其结构与形貌情况。其结果当温度上升至240℃时得到所需结

7、构，其颗粒大小也由240oC时的lOjam长大到270oC时的15岫。当温度上升到280oC时，颗粒大小突然降至49m。探测各个温度所褥样晶时的紫外可见吸收和表面光电压性质，我们发现控制BaSn03颗粒的大小可以改变其表面光电压性质。关键词：BaSn03；N719：染料敏化电池；电流密度；水热反应；菱形十二面体；表面光电压谱。河南大学凝聚态物理专业2007级硕：i?学位论文AbstractDuetoglobalwanningandadepletingnaturalgassupply,thereisan

8、eedtofindalternativeenergysources。Solarelectricityisasteadilygrowingenergytechnologytodayandsolarcellshavefoundmarketsinvarietyofapplicationsrangingfromconsumerelectronicsandsmallscaledistributedpowersystemstocentralizedmegawatts