TiO2纳米管的制备和表征及其在染料敏化太阳能电池的应用研究

作     者：杨旭一 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄其煜

授予年度：2008年

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

主      题：染料敏化 太阳能电池 TiO2 纳米管 阳极氧化 

摘      要：染料敏化太阳能电池(DSSC)因为制作简单、成本低廉和潜在的高光电转换效率成为太阳能电池一个重要研究方向,具有广泛的应用前景。TiO薄膜电极的性质是决定DSSC光电转换效率最重要的因素,而薄膜的性质又与构成薄膜的TiO的结构、晶型以及微观尺寸等因素有关。 本论文通过制备具有规则结构的TiO纳米管阵列,代替了传统不规则的TiO多孔膜,增大了TiO薄膜的染料吸附面积,并且允许光生载流子沿纳米管长度方向上快速传导,同时减少了纳米颗粒边界处的电荷损失,降低了电子的复合几率,使光子的捕获效率增强,从而提高DSSC的光电转换效率。 本论文采用阳极氧化法制备TiO纳米管薄膜电极,研究有机电解液组成、电解液粘度、氧化电压、氧化时间以及退火温度等因素对纳米管的微观结构、晶型和性能的影响,并探讨了基于不同基底的TiO生长的阳极氧化反应。进一步分别配制染料溶液和电解质,热塑封装太阳能电池,研究其光电转换性能。组装的DSSC光电转换效率为1.21%,开路电压为0.781V,短路电流为3.67mA,填充因子为0.422。在此基础上,结合本论文的研究工作,提出了对TiO纳米管染料敏化太阳能电池的改进建议。