納米晶TiO-,2-多孔薄膜光陽極的摻雜改性及其光電性能的研究.pdf

1、能源與人類的生存和發展休戚相關，利用太陽能一直是人們夢寐以求的愿望。太陽能是一種取之不盡，用這不竭的無污染能源。從二十世紀五十年代開始特別是過去的十年中，世界光伏電池產業保持者50％的速度高速發展。相比于硅太陽能電池，染料敏化納米晶太陽能電池是最近20年基于納米技術發展起來的一種新型低成本太陽能電池，該電池被譽為最有應用前景的太陽能電池，特別是對于我們光伏產業的發展比較晚的國家來說，對這種新型電池進行研究和開發顯得尤為重要。
　　

2、 Ti02作為一種無毒、穩定、廉價的寬禁帶半導體是到目前為止制備染料敏化太陽電池(DSSC)光陽極性能最為優良的材料之一。DSSC的主要部分是一個Ti02染料電解質的三明治結構。本文采用磁控濺射的方法制備了Ti02薄膜，并將其敏化制備成DSSC。用原子力顯微鏡(AFM)、拉曼(Raman)光譜儀、紫外可見分光光度計和太陽能檢測儀分別對Ti02薄膜的表面形貌、晶體結構、光學性質和DSSC的光伏性能進行了檢測。研究了濺射功率、氧分壓、摻雜

3、等工藝對Ti02薄膜和染料敏化Ti02電極結構及光電性質的影響。
　　 根據對拉曼光譜、透射光譜和AFM圖的分析可知，在一個很小的濺射功率范圍內沉積Ti02，Ti靶的濺射處于轉變模式下，此時薄膜的沉積速率最大，并且開始形成銳鈦礦結構；隨著氧分壓的增大，薄膜的表面形貌無明顯變化，說明在濺射總氣壓不變時，濺射粒子到達基底的能量變化不大：摻W后，引入了較低導帶電位的雜質能級，減小了Ti02的禁帶寬度；少量A1的摻入則有助于Ti02薄膜

4、表面形貌的改善并引起吸收邊的藍移。
　　 通過對Ti02電極吸收光譜的分析可知，Ti02薄膜厚度的增加和Ti的減少均有利于染料吸附率的提高。通過對DSSC光伏性能的研究可以得到:Ti02晶體中金紅石結構的形成有利于填充因子的增大；隨著濺射功率的增大，Ti02薄膜厚度增大和銳鈦礦形成均有助于短路電流的提高；而晶格缺陷的改善和鋁的摻入也提高了短路光電流；開路電壓則與Ti02的導帶電位以及暗電流的大小有關，導帶電位的降低、暗電流的增大