1、毕业论文文献综述理论物理柔性染料敏化太阳能电池中二氧化钛电极制备【摘要】近两年来，以染料敏化太阳能电池（DSSC）为主的太阳能电池成为世界各国研发的焦点。在染料敏化太阳能电池的制备过程中，需要高温烧结二氧化钛薄膜电极，因为高温烧结可以使二氧化钛粒子间连接更加紧密。而这一高温烧结过程，限制了高温耐受性能较差的柔性材料基底的应用。所以我们要寻找一种在低温条件下制备TIO2薄膜电极的方法。该课题主要研究在自制TIO2浆料中添加适量氨水，用涂膜法制备TIO2薄膜，在低温（150摄氏度）条件下热处理制备二氧化钛薄膜电极，将其组装成染料敏化太阳能电池。寻找氨水和二氧化钛粒子的最佳配比，使组装成的染料敏化太
2、阳能电池光电转化效率最高。【关键词】染料敏化；太阳能电池；氨水；光电转化效率。文献综述正文在化石能源日益枯竭和全球性气候变暖的环境下，以太阳能为代表的可再生能源正在给人类的能源消费结构带来革命性的变化。近几年来，以染料敏化太阳能电池为代表的第三代太阳能电池技术渐渐成熟，即将进入商业化应用阶段。染料敏化电池彻底摒弃了传统的硅电池工艺,它的最大优势是廉价的成本以及非常简单的制作工艺,因此有很好的应用前景。作为新概念低价太阳能电池，染料敏化太阳电池将可能会与硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池均分市场。染料敏化太阳能电池是一种新型的光化学太阳能电池。染料敏化太阳能电池主要由表面吸附了染料敏化剂的半导体电极
3、、电解质、对电极组成。染料敏化太阳能电池中TIO2电极是染料敏化太阳能电池关键组成部分,是吸收太阳能光子并转换成电子的主体,其性能好坏决定了DSSC的整体性能。目前TIO2薄膜电极多是以导电玻璃为基体,在其表面涂覆或沉积TIO2晶粒来制备。这些方法大多必须经过TIO2浆液制备、浆液涂覆、高温烧结和自然冷却等过程,因而耗用时间较长,成本较高,而且不易大面积加工,限制了DSSC的应用。采用透明导电ITOPEN或ITOPET制作导电性塑料薄膜基板,温度高于150将使塑料基板变形、失透,因而传统的二氧化钛在玻璃基板上烧结高于400的方法在柔性太阳能电池中无法采用,柔性太阳能电池制备的关键之一是二氧化钛
4、的低温成膜。20世纪90年代末期,人们开始尝试以柔性导电高分子聚合物作基底制备TIO2薄膜电极。这种柔性电极具有耐冲击性能好、重量轻、可随意变形、易大面积加工和制备成本低等优点。目前制备柔性电极的方法主要包括水热法、微波辐射法、紫外光辐照法、机械压膜法、沉积法、溅射法、低温烧结法和直接涂覆法。还有一些其他最新方法NLU等采用阳极法化学气相沉积法制备了B掺杂的TIO2纳米管电极,B使TIO2纳米管对可见光的吸收发生了红移。在波长大于290NM光照下,其光电转化率（IPCE）达151。SITO等制备出了高效柔性染料太阳能电池,具体方法是以钛箔为光阳极,镀铂的ITOPEN为对电极,制备出了柔性的DS
5、SC。电池效率达到了72。2009年HPAN等采用激光烧结和溅射协同作用在快速地将TIO2组装到柔性导电基体上。所得TIO2薄膜没有裂纹,晶粒尺寸约为30NM,并含有少量的100200NM的大尺寸颗粒。所得电池光电转换效率为38。但是电池的光电转化效率普遍不是很高。目前,柔性染料敏化太阳能电池的光电转换效率大多停留在2左右,其中高岩等人采用无水乙醇作分散剂,玛瑙研钵中研磨分散商用二氧化钛P25粉体,丝网印刷在ITOPET导电基底上,低温制备的柔性DSSC的光电转换效率达133ZHANG等人采用无水乙醇或水作分散剂,室温搅拌经过热处理的P25粉体,刮涂在ITOPET导电基底上,经低温热处理,制备
6、的柔性电池的效率达091。NEMOTO等人将SP210含TIO225质量分数胶体旋转涂膜于ITOPEN导电基底上,其柔性DSSC的效率达263。NGPARK等人成功制备出纳米二氧化钛电极不包含任何聚合物粘结剂。在酸性胶体中添加氨水可以加快纳米颗粒的凝结从而形成无粘结剂TIO2电极。乙酸二氧化钛胶体溶液立即转化成胶状其粘度估计在3000050000CP范围内变化，这个根据添加氨水的量决定的。在酸性胶体中添加氨水可以加快纳米颗粒的凝结从而形成无粘结剂TIO2电极。扫描电镜，机械稳定性，光电性能，和电阻抗光谱的研究表明无粘性TIO2浆料的开发是一种低温制造TIO2薄膜的很好的原料。对于柔性染料敏化太
7、阳能电池浆料，找到一中合适的浆料是关键。以酸性胶体为基础制造无粘结剂TIO2电极可以批量生产的。改善无粘结剂TIO2薄膜光电性能和低温制备技术现在正处于发展阶段。目前,影响电池效率的主要因素是基体与TIO2薄膜的结合力较差,导致光生电子在这个界面大量湮没采用的基体大多是透光率较差的PETITO，降低了电池对太阳光的利用率,导致电池光电转换效率较低。因而,柔性DSSC还需要做大量的研究工作才能充分发挥其应用潜力。一方面,由于柔性电极组成的DSSC光电效率普遍较低,因此只有提高柔性电极的光电性能才能满足DSSC的实际应用需要。另一方面,目前柔性电极缺乏长期的稳定性,因此还需提高柔性电极的稳定性和寿
8、命等性能。虽然柔性DSSC的效率还无法与传统DSSC相比,柔性DSSC还是凭借其特有的优势得到全球科研人员的关注,并正在逐步发展成熟起来。若柔性电极能在效率和稳定性上取得突破进展,将会对DSSC的实际应用产生深刻影响。主要参考文献1NGPARK,KMKIM,MGKANG,KSRYU,SHCHANGANDYJSHIN,CHEMICALSINTERINGOFNANOPARTICLESAMETHODOLOGYFORLOWTEMPERATUREFABRICATIONOFDYESENSITIZEDTIO2FILMS，ADVANCEDMATERIALS,2005,17,234923532HCHANG,TL
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