基于TiO2纳米线阵列的染料敏化太阳能电池研究

作     者：张昕彤 王玲玲 孙盼盼 王立冬 刘益春 

作者单位：东北师范大学紫外光发射材料与技术教育部重点实验室 

会议名称：《第一届新型太阳能电池暨钙钛矿太阳能电池学术研讨会》

会议日期：2014年

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

关 键 词：TiO2纳米线阵列 光阳极结构 光捕获效率 界面复合 

摘      要：一维单晶TiO纳米线阵列因其优异的载流子分离和输运特性在太阳能光电转换领域受到广泛关注。但TiO纳米线阵列相比纳晶薄膜较低的比表面积、以及电解质/FTO电极界面处的电荷复合等问题影响电池效率的进一步提高。针对上述问题,我们利用钛酸纳米片层涂布FTO基底表面,研究了纳米线的可控生长及钛酸片层作为纳米线成核层及界面阻挡层的作用机制,其所构建电池的光电转换效率是未加钛酸片层电池效率的3.4倍。我们利用金红石纳米线和锐钛矿纳米粒子的协同促进作用,构建了TiO金红石纳米线和锐钛矿纳米粒子异质结复合结构光阳极,得到器件转换效率是通常纳米线电极的2.3倍和相同厚度纳米粒子膜电极的1.5倍。为更进一步提高光的利用率,我们在TiO纳米线—纳米粒子异质结构基础上进一步复合纳米粒子空腔散射层,其电池的光电转换效率得到进一步的改善。同时,我们采用简单的溶剂热合成技术,制备了密集导向、具有高比表面特性的金红石相TiO纳米线阵列,其纳米线长度达到6.3mm,直径仅为0 nm,染料吸附量达到34.5 nmol cm,粗糙度因子为08,所构建电池的光电转换效率达到了5.46%,显示出优异的太阳能光电转换特性。