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染料敏化太阳能电池(DSSC电池)是一种新型光电化学太阳能电池,由于它制作工艺简单、成本低和性能稳定,并且对环境无污染,具有良好的开发前景。它是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。纳米TiO2薄膜是染料敏化太阳电池的重要组成部分,其形貌对电池性能影响显著。本文通过XRD、SEM和TEM表征、DSSC电池的组装、光电性能测试等,研究DSSC电池中TiO2薄膜的制备,其对电池效率的影响及可能的解决办法。本论文的具体研究内容和主要结论在于:1.本文系统研究了不同制备方法对TiO2薄膜显微结构的影响。分别采用旋涂法、电泳沉积法、粉末涂覆法、丝网印刷法制备了TiO2薄膜,通过四种方法制备的TiO2薄膜显微结构比较可得:不同方法制备的TiO2薄膜形貌差异很大。通过制备方法对TiO2薄膜显微结构影响的分析,为染料敏化太阳电池中TiO2光阳极材料制备方法的选择提供了依据。2.采用丝网印刷制备染料敏化太阳电池用TiO2薄膜电极时,TiO2的浆料组成对电极结构、电池J-V特性有重要影响。本文采用无水体系的TiO2胶体丝网印制TiO2薄膜,并组装电池,测试性能。研究发现曲拉通(Triton X-100)、聚乙二醇(PEG-2000)可以明显改变TiO2电极显微结构,且对电池的性能影响显著。过少或过多的曲拉通或聚乙二醇都将导致开路电压、短路电流、填充因子以及效率的降低。由3g P25粉末配制的胶体中,当聚乙二醇含量在0.8g附近、曲拉通含量在0.2~0.8ml之间时,染料敏化太阳电池光电转化效率较好。组装成电池后,当电池有效面积为0.28 cm2,在标准氙灯模拟器下(AM 1.5,100mW/cm2)测试电池J-V特性,电池光电转换效率可达3.2%。3.采用Sol-Gel法,以钛酸四丁酯为原料自制纳米级TiO2粉,研究pH值对凝胶时间和粒径的影响,从而优化其制备工艺条件。并将自制的TiO2粉与Triton X-100、乙酰丙酮混合后,通过丝网印刷的方法制备DSSC的多孔光阳极。组装成电池后,当其有效面积为0.28 cm2,在标准氙灯模拟器下(AM 1.5,100mW/cm2)测试电池的J-V特性,得到了3.22﹪的光电转换效率。4.以商用金红石相TiO2粉末为原料,通过在碱性溶液中150℃水热48h的方法合成TiO2纳米管。根据不同温度下纳米粉末形貌的演变过程,提出纳米管是由纳米圆盘卷曲而形成的观点。并将TiO2纳米管与Triton X-100、乙酰丙酮混合后,通过丝网印刷的方法制备DSSC的多孔光阳极。组装成电池的有效面积为0.28 cm2,并在标准氙灯模拟器下(AM 1.5,100mW/cm2)测试电池J-V特性,得到2.17﹪的光电转换效率,为TiO2薄膜电极的研究提供了一个新的发展方向。