染料敏化太阳能电池中的纳米tio_2多孔膜研究进展

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1、第19卷第8期化工时刊7ol819，9o882005年8月ChemicallndutryTime:u;8882005====================================================================化工纵横《Comment&ReviewinC.l.》染料敏化太阳能电池中的纳米TiO2多孔膜研究进展刘春平秦艳涛吴敏王育乔孙岳明（东南大学化学化工系，江苏南京210096）摘要介绍了染料敏化太阳能电池（DSSC）的工作原理；综述了应用于DSSC的纳米TiO2多孔膜制备方法以及掺杂改性方法。最后

2、对用于DSSC的纳米TiO2多孔膜的发展方向进行了分析与展望。关键词TiO2纳米多孔膜制备改性DSSCProgressinnanocrystallineTiO2porousfilmsforapplicationtodye-sensitizedsolarcellsLiuChunpingQinYantaoWuMinWangYuqiaoSunYueming（DepartmentofChemistry&ChemicalEngineering，SoutheastUniversity，JiangsuNanjing210096）AbstractThest

3、ructureandprincipleofdye—sensitizedsolarcellsareintroducedbriefly.Thepreparationandmodi-ficationofnanocrystallineTiO2porousfilmsaresummarized，whichareapplicatedtodye-sensitizedsolarcells.Further-more，thewayforwardforthisneTiO2porousfilmsisanalyzedandsuggestedatlast.Keyword

4、sTiO2NanoPorousfilmsPreparationModificationDSSC1DSSC的基本结构及纳米TiO将电子注入TiO2的导带（CB），电子通过导电玻璃流2向外电路：失去电子的染料被电解质所还原，恢复为多孔膜对其影响因素染料D；被氧化的电解质在光阴极被来自外电路的电子还原再生而继续参与光化学反应，这样，开路时两染料敏化太阳能电池（Dye—sensitizedSoarCells极产生光电势，经负载闭路则在外电路产生相应的光DSSC）的结构如图1所示，主要由导电玻璃、染料敏电流。化纳米TiO2多孔膜、电解质溶液、镀Pt导

5、电玻璃光阴极组成。DSSC的工作原理如图2，当有入射光时，染料分子D吸收太阳光hv由基态跃迁至激发态D*，迅速收稿日期：2005-05-30作者简介：刘春平（1979～）男，硕士生，从事染料敏化电极方面的研究孙岳明（1965～）男，教授，博导，从事配合物的能带结构，催化机理，电荷输运机理等方面的研究工作。—35—化工时刊2005."#$.19，%#.8化工纵横《&#’’()*+,-(./(0+/)&.1.》====================================================================

6、在膜面上的吸收和反射率，粗糙度越大，可见光在表面被来回反射，增加了孔内染料吸收光的几率。但对光生载流子在半导体膜中的传递而言，载流［3］子花费大部分的时间于带内阱位，比在大块晶体中［4］的传递慢得多。半导体的非晶层、氧缺陷、颗粒边界、化学环境与生成电荷阱相关，是影响传质速度的［5］重要因素。显然，颗粒太小，孔隙太大、排列混乱非晶化、膜断裂，膜太厚都会使光电子传导速度减小，光生载流子复合几率增大，造成载流子的输运损失。2纳米TiO2多孔膜的制备方法图1染料敏化太阳能电池结构图纳米TiO2多孔膜的制备方法很多，包括溶胶凝胶法，粉末涂敷法，水热结

7、晶法，电化学沉积法等。下面将逐一介绍：2.1溶胶凝胶法溶胶凝胶法（sol—ge1法）以其能制备可控性和重复性良好的多孔高比表面积纳米结构薄膜以及与丝网印刷技术相配套的优点而成为制备纳米TiO2多［6］孔膜最常用的方法。首先将Ti（OC4H9）4经乙酸预处理，然后迅速加入水中水解，在搅拌的条件下加入硝酸处理，得到半透明溶胶，经高压釜加热处理，得到TiO2溶胶。将此溶胶经真空除水，加入高分子表面活性剂，得到粘稠胶体，丝网印刷到导电玻璃上，得到图2染料敏化太阳能电池光电流机理图TiO2溶胶膜，在空气中450℃烧结30min，得到纳米由上可见在DS

8、SC中，纳米晶TiO2膜是连接染料TiO2多孔膜。戴松元等人对溶胶凝胶法制备工艺中和导电膜的“中间桥梁”，起到固定染料，接收染料中化学前驱体pH值的处理、高压釜热处理温度做了研光