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目前人类所面临着化石能源枯竭的危机,而解决这一危机最好的方法就是利用太阳能。但是光转化率和使用稳定性都与传统的硅晶半导体太阳能电池存在差距。染料敏化太能电池效率不高的原因,主要有两个方面。第一所利用光敏染料不能实现对太阳光全光谱的吸收。如常用的N719主要吸收范围在400-600 nm的可见光段。第二则是因为电解液中氧化态的离子与光生电子的复合导致光生电子在电池传输过程中被过渡损耗。为了制备性能更为优异的染料敏化太阳能电池,本文从两方面进行探索。一方面选择合适的光转换材料来拓宽N719的吸收光谱范围;另一方面是通过不同形貌TiO2膜层的组合,以抑制电池内部的电荷复合。1.在1100℃,烧结6小时得到ZnO:Ga3+下转换发光材料。该下转换发光材料在385nm的近紫外光激发下,具有450-600nm的宽峰发射,其主峰值在525nm。宽峰发射来源于一是Ga3+作为浅施主能级与ZnO中Oi的复合跃迁,二是氧空位俘获光生电子后与价带空穴复合。发光强度随着Ga3+掺杂量的增加先升高后降低,当掺杂浓度为12mol%时,发光强度最强。将5wt%的ZnO:Ga3+改性Ti02光阳极后电池的短路电流密度达到了11.38mA·crn-2,对比未掺杂的样品提升了 14.2%,光电转换效率由4.24%提升到了 4.91%,提高了 15.8%。2.通过高温固相法在950℃的还原气氛下保温10 h制备了(Cao.53Sr0.37Eu0.1)7(SiO3)6Cl2(Cl_MS:Eu2+)下转换发光材料。用 360nm 和465nm的激发光照射样品时,发生Eu2+的490nm(5d→4f)绿光发射,同时还出现Eu3+的610nm(5D0→7F2)和650nm(5D0→7F3)红光发射。用Ba和Mg分别对基质中的Ca进行替换,发光材料中的黄光发射得到了增强,红光发射被减弱。改性后的发光材料的发射光谱与N719染料的吸收范围更为匹配。将1wt%的Cl_MS:Eu2+掺杂改性TiO2光阳极后,电池的短路电流密度由8.989mA·cm-2提升到10.30 mA·cm-2,提高了 14.6%,光电转换效率由4.30%提升到了 4.88%,提高了 13.5%。3.通过TiC14的水解制备致密的TiO2阻挡层,同时通过二次刮涂技术获得大颗粒Ti02散射层,将致密层和散射层同时引入TiO2光阳极中,以此优化Ti02光阳极的膜层结构。当TiCl4溶液浓度为0.05M,保温时间为30min时,Ti02散射层的厚度为10mm左右,电池短路电流密度从14.159 mA·cm-2增大到17.044mA·cm-2,提升20.3%。电池的转化效率从6.288%提升到7.073%,增加了 12.5%。机理研究发现,引入的TiO2致密层可以有效的抑制光生电子的复合,使得电池短路电路,可显著提升光电转化效率。而TiO2散射层对入射太阳光存在散射作用,增加入射的光程长,使得染料分子吸收光子的几率增大,可提升对入射光的利用率,从而提高电池的性能。