敏化太阳能电池.pptx

1、萨胡，戈登，塔尔*。金纳米线二氧化钛纳米管核壳结构的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用。用于染料敏化太阳能电池的核壳型AuTiO2纳米线光阳极材料的合成与应用，用于染料敏化太阳能电池的核壳型Autio2纳米线光阳极材料的合成与应用，部分参考文献，1。引言，1.1提高染料敏化太阳能电池的效率主要有两个方向：一是提高光电子的传输速率；二是增强光吸收能力。因此，二氧化钛光阳极用于染料敏化太阳能电池：(1)早期介孔二氧化钛纳米粒子：优势：具有比表面积的染料吸附能力；缺点：电子扩散系数小；(2)一维纳米结构二氧化钛纳米管：优点：定向电子传导性；电子复合速率；缺点：虽然比表面积大，但比二氧化钛纳米颗粒小

2、得多。(3)核壳氧化锌-二氧化钛、金-二氧化钛等复合结构。本文中，金纳米线-二氧化钛纳米管的核壳结构有两个优点：第一，二氧化钛纳米管的电子作为壳层快速移动。其次，金作为核心具有优异的导电性和良好的化学及热稳定性。同时，它增强了系统的光散射效果，进而增强了光吸收。纳米线和纳米管具有协同增强效应。1.本文以直径为200纳米的金纳米线为核心，以外径为300纳米、长度为2-3米的多晶锐钛矿二氧化钛纳米管阵列为外壳，制备了一种用于染料敏化太阳能电池的光阳极材料。1.2.2方法采用溶胶-凝胶法制备二氧化钛纳米管阵列。该工艺具有以下优点：a .可以控制模板的厚度和孔径，实现对纳米管长度和管外径的控制；纳米管

3、的壁厚可以通过控制时间来控制。具体方法如下：1 .用恒流沉积法在二氧化钛纳米管中沉积金纳米线。1 kang，durstock *，等，nanoletters，2009，9，601-606，制备模板化二氧化钛核壳纳米病毒的方法，2。实验部分2。实验部分2.1二氧化钛纳米管的溶胶凝胶制备。用AAO(200纳米，60米)透明胶密封一端，去除模板上多余的溶胶，将其放入密封的烧杯中，将重量为：1的钛(OC3H7)4(四异丙基钛)和乙醇在空气中浸泡85，15分钟、12小时，时间为55分钟。银为工作电极，银/氯化银为参比电极，铂丝为辅助电极，去离子清洗，3M氢氧化钠，30分钟，-0.9mA，80分钟，在含纳

4、米管的阳极氧化膜的一面溅射一层银，银涂双面胶，只揭双面胶的一面，去离子清洗，丙酮清洗双面胶，2。实验部分2.3组装敏化太阳能电池，金第一种方法如图a所示。FTO溅射2二氧化钛，3M氢氧化钠，45分钟，用胶溅射银面，并将其倒置在FTO上，剥去胶并取下银层。2.实验部分2.3用金纳米线-二氧化钛纳米管复合结构组装敏化太阳能电池和光阳极。第一种方法有二氧化钛层，但第二种方法没有这一层。见图b，3结果和讨论3.1样品制备试验，FESEM卡尔蔡司1530 VP XRD飞利浦x-pertpw3040 mpd x射线(40千伏，40毫安)AAO模板在3M氢氧化钠中浸泡45分钟，干燥12小时，用于fesem和

5、XRD。FESEM需要用环氧树脂将纳米管阵列粘合到玻璃板上。将TEM JEOL 2010 AAO模板在3M氢氧化钠中浸泡30分钟，然后将溶液转移到小玻璃瓶中，加入少量甲苯超声处理5分钟。3结果和讨论3.2二氧化钛纳米管的XRD，玻璃衬底上二氧化钛纳米管阵列的XRD图案。锐钛矿峰的位置不存在。XRD分析表明27.45处不存在金红石衍射峰，表明阵列由多晶锐钛矿相组成。优选的方向是(101)。3结果和讨论3.3二氧化钛纳米管的透射电镜和能谱。透射电镜分析发现，图一中二氧化钛纳米管的外径为200纳米，图二中二氧化钛纳米管的壁厚为5-15纳米。3结果和讨论3.4二氧化钛纳米管的场发射电子显微镜和能谱仪。

6、从上图可以看出，每单位m2有8个纳米管，长度为23m，外径为300纳米。图b显示纳米管是聚集的，但是图a和图b都清楚地显示纳米管阵列是开放的并且可以稍后沉积。3、对3.5Au纳米线-二氧化钛纳米管核壳结构的场发射电子显微镜和能谱仪的结果和讨论。上图是金纳米线-二氧化钛纳米管的场发射电子显微镜，图a-c是俯视图。图a显示阵列中存在聚集，而图b显示金成功沉积在二氧化钛纳米管上。图d显示该产品仅含有钛、氧和金元素。3、结果与讨论3.6Au纳米线-二氧化钛纳米管核壳结构的透射电镜，图中灰色部分为多晶锐钛矿二氧化钛纳米管，外径约300纳米，黑色部分为金纳米线，直径约200纳米。可以看出，金完全填充了纳米

7、管，生长机制：由于银的电导率远远大于二氧化钛纳米管，沉积从管的底部开始，逐渐生长成均匀连续的核壳结构。然而，该产品是多晶的，并且可以通过降低沉积速率来获得单晶金。dEDS图显示产品仅含有钛、氧和金元素，而铜是基底。3结果与讨论3.7太阳能电池结构示意图，组装二氧化钛纳米管DSSC或二氧化钛核壳DSSC (NC=纳米晶)示意图。不按比例，3结果和讨论3.8比较各种太阳能电池的效率，一系列电池性能参数示于表中。根据前面实验步骤中提到的两种方法，可以分为两类，即在基底FTO和纳米复合光阳极之间是否有二氧化钛层。此外，分别用金和四氯化钛对二氧化钛纳米管进行了改性，并研究了它们在电池中的应用。具体结论如

8、下：(1)上八排有二氧化钛附着层，下八排没有。随着部分绝缘粘附层的去除，电荷收集效率Jsc和(2)金在导电基底上的存在增加了Jsc、Voc、FF和Au，尽管比表面积降低了。(3)四氯化钛处理整个结构后，形成一层二氧化钛，增加了染料吸附，减少了电子-空穴复合。讨论了3.9Au和四氯化钛对染料吸附容量的影响。在表格的第一行中，只有厚度为2.1m的二氧化钛颗粒层，第二、第三和第四行在厚度为2 m的二氧化钛基层上添加了纳米阵列.虽然第一排的厚度小于最后三排的1/2，但它的染料吸附能力约高15%。4。结论，1 .产品：与仅含二氧化钛纳米管的电池相比，经四氯化钛处理的含金纳米线和二氧化钛纳米管阵列的核壳复

9、合结构光阳极材料的效率提高了近4倍。这种新型复合结构有望成为获得高效敏化太阳能电池的一个方向。2.原因：(1)金纳米线也能提供定向电子传输通道；(2)复合结构增强了光的散射，从而增加了光吸收。3)四氯化钛处理的主要功能是在复合结构的表面形成光散射层。3.开发：构建纳米阵列与导电基底的直接接触，即去除二氧化钛附着层，用其他具有良好导电性的金属材料替代金纳米线；5.收获，收获：1 .光阳极材料结构的复杂化已经成为一种趋势，这种新型复合结构不仅保证了一定量的染料吸附，而且提高了光吸收，加快了电子运动速度。2.复合结构的制备一般是两步方法，即通过一定的技术(阳极氧化、基于模板的溶胶-凝胶等)制备纳米管

10、阵列。)，然后通过另一种技术(恒电位、电流沉积、液相合成)将第二种物质沉积在纳米管中。3.这篇论文里有大量的信息。四氯化钛可以通过处理形成在复合结构表面上的光散射层来增强光吸收。实验部分-2.1仪器工作模式，2.1仪器工作模式电化学工作站是基于恒电位仪、恒电流仪和电化学交流阻抗分析仪的有机结合。该仪器可用于二电、三电和四电2.2CHI的电化学技术，实验部分-2.2恒电位沉积，2.2三电极工作模式下的恒电位沉积技术CHI660D有许多电化学技术来实现恒电位沉积，包括多电位阶跃计时电流法(STEP计时电流法)和电流电流法i-t曲线等。简要介绍了以下两种方法：2.2.1计时电流法，低电位是所需的沉积

11、电位；脉冲宽度是所需的沉积时间。实验部分-2.2恒电位仪沉积，2.2.2安培电流-温度曲线，初始电位是所需的沉积电位；运行时间是所需的沉积时间。实验部分2.2恒电位仪沉积应用实例，CdSe 1.1工作电极：氧化铟锡；参比电极：银/氯化银；溶解在3M氯化钠中；反电极：铂箔1.2电解液0.01M SeO2(99.9 %，Aldrich)，0.01m H2SO4 0.2m CdSO4 (99.99%，Aldrich)；解决方案：0.6v直流1.3恒压沉积，金、金、银材料。2010，22，2028-2032，实验部分2.2恒压沉积应用实例，CdSe 1.1工作电极：氧化铟锡阳极氧化膜(500纳米，50

12、纳米)；参比电极：银/氯化银；溶解在3M氯化钠中；对电极：铂箔1.2电解液0.01摩尔二氧化锡(99.9%，SCRC)，0.01摩尔硫酸(SCRC)，0.2摩尔硫酸镉(99.5%，SCRC)；溶液：DI 1.3恒压沉积-0.7V，200s以上电压由循环伏安法测得，顾，廖*，等.应用表面科学，2012，实验部分2.2恒压沉积应用实例1，循环伏安法技术参数(CV)，初始扫描方向为阴极，初始电流为-0。电流从-0.49伏增加到0.78伏，表明存在反应Cd2 SeO2 4H 6e=CdSe 2H2O反向扫描-0.78伏到0.58伏，沉积在工作电极上的氧化峰大于-0.58伏的Cd氧化成Cd2，因此沉积电压应为-0.78伏到0.58伏，以获得CdSe。实验部分2