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能源危机与环境污染是人类21世纪面临的两大挑战。太阳能的利用是解决这两大问题的最有效途径。染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cell DSC)是一种新型光电化学太阳能电池,它制作工艺简单、成本低和性能稳定,并且对环境良性,具有很好应用前景,它在太阳能电池研究上具有重要意义。
本文主要研究TiO2薄膜电极的制备方法和天然色素敏化对TiO2薄膜电极光电性能的影响。本文通过溶胶凝胶法、粉末涂敷法和复合法制备纳米Tio2薄膜电极,使用可变电阻法测试电极的光电性能。实验结果表明,复合法制备纳米TiO2薄膜电极具有最好的光电性能:短路电流Isc为946 u.A/emz,开路电压Voc为480mv,填充因子为ff为38.3%,光电转换效率n为0.467%。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段对。TiO2薄膜电极性能进行表征;采用吸附法测量TiO2薄膜电极的粗糙度和染料吸附量。论文结合电极的基本性能,分析了Tio2薄膜电极的制备方法对电极光电性能的影响。
论文实验中从植物中提取叶绿素、叶黄素、花色素和花色素苷4种天然色素作为染料,分别敏化TiO2薄膜电极。实验结果表明,花色素苷敏化效果最好,其敏化电极的光电转化效率为0.467%。选用叶黄素和花色素苷共敏TiO2薄膜电极,采用混合共敏和分层共敏两种方法作为对比,实验结果表明,分层共敏的设想是可行的,染料在电极上的吸附分层结构是合理的有效的,而混合共敏电极的敏化效果并不理想。通过分析天然色素的分子结构式和共敏机理,初步探讨了天然色素敏化对TiO2薄膜电极光电性能的影响。