TiO纳米晶空洞光阳极在染料敏化太阳能电池中的光电增效性能研究

作     者：李振 乔伟强 于丽波 

作者机构：河西学院化学化工学院 河西学院河西走廊特色资源利用重点实验室 

出 版 物：《化工新型材料》 (New Chemical Materials)

年 卷 期：2023年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金地区基金项目（51862007） 中科院西部之光青年学者项目（中科院人字（2022）4号） 甘肃省青年博士基金项目（2022QB-156） 甘肃省陇原青年创新创业人才项目（甘组通字（2021）17号） 

主　　题：染料敏化太阳能电池 纳米晶空洞 光阳极 含碳微球 

摘      要：以含炭微球作为模板，制备了TiO2纳米晶空洞光阳极用于染料敏化太阳能电池(DSSC)，通过调整模板的添加量，实现了空洞数目在光阳极中的调控。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品的形貌和结构。结果表明：基于TiO2纳米晶空洞的DSSC，在标准太阳光强度(100mW/cm2)辐照下，最佳的短路电流密度(Jsc)可以达到18.31mA/cm2，开路电压(Voc)为0.701V，填充因子(FF)为0.578，电池效率(PCE)达到7.4%，相比基于TiO2纳米晶的DSSC 4.4%的电池效率，提高了68.18%，其中Jsc的显著提高是电池效率提升的主要因素。光散射、电子寿命的分析表明，适当的空洞结构可以增加光阳极对可见光的散射作用，通过可见光在空洞结构中的多次反射使染料能被多次激发产生光生电子，从而提升了光捕获效率和电子寿命，最终实现了DSSC性能的提高。