TiO_2包覆Al_2O_3薄膜电极的优化及电子传输性能的研究

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• 论文作者：唐小文 ; 解东梅 ; 马品 ; 林原
• 年：2017
• 作者机构：中国科学院化学研究所光化学重点实验室;
• 论文关键词：染料敏化太阳能电池 ; 核壳结构 ; 电子传输与复合 ; 强度调制光电流谱/光电压谱
• 会议召开时间：2017-05-27
• 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
• 语种：中文
• 分类号：TM914.4
• 学会代码：ZKYQ
• 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
• 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
• 页数：1
• 文件大小：809k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

染料敏化太阳能电池(简称DSSCs)以制备成本低廉、工艺简易及光电转换效率较高等优点得到快速发展。鉴于核壳结构有利于提高电子传输性能,如用二氧化钛包覆氧化锌、氧化锡等一方面可以利用核的高导电性促进电子的传输,另一方面可以利用二氧化钛慢的电子复合速度减少复合损失,结果使DSSCs的效率有一定的提高,但是没有预期的理想~([1-2])。本文采用涂敷法以FTO为衬底制备三氧化二铝薄膜光阳极,通过0.07M四氯化钛溶液对其进行4次后处理形成二氧化钛包覆三氧化二铝(Al_2O_3@TiO_2)核壳纳米结构。在染料敏化太阳能电池(DSSCs)中,Al_2O_3@TiO_2光阳极获得短路电流、开路电压及光电转换效率分别为7.8mA·cm~(-2)、655mV、3.32%。通过添加聚乙二醇20000(5wt%)和聚苯乙烯(1.7wt%)造孔剂,制备了由4种不同Al_2O_3颗粒尺寸的多孔Al_2O_3@TiO_2薄膜DSCs,并进行强度调制光电流(IMPS)及强度调制光电压(IMVS)、光电性能(I-V)测试,研究结果表明:随着颗粒尺寸的增大,电子传输时间(τIMPS)与电子寿命(τIMVS)分别具有减小、增大的趋势;且由80nm Al_2O_3制备Al_2O_3@TiO_2光阳极可获得最佳光电性能,其效率为6.23%,电子传输时间τIMPS=2.84ms,电子寿命τIMVS=400.09ms。

引文

[1].Son,S.;Hwang,S.H.;Kim,C.;Yun,J.Y.;Jang,J.,Designed synthesis of Si O2/TiO2 core/shell structure as light scattering material for highly efficient dye-sensitized solar cells.ACS applied materials&interfaces 2013,5(11),4815-4820.
    [2].Ako,R.T.;Peiris,D.;Ekanayake,P.;Tan,A.L.;Young,D.J.;Zheng,Z.;Chellappan,V.,DSSCs with Zn O@Ti O 2 core–shell photoanodes showing improved V oc:Modification of energy gradients and potential barriers with Cd and Mg ion dopants.Solar Energy Materials and Solar Cells 2016,157,18-27.