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铝箔具有柔性好、耐高温、电阻小、稳定性好、成本低、生产技术成熟等优点,是比较理想的太阳电池导电衬底材料,发展前景广阔。但目前对铝箔作为太阳电池衬底材料的研究还比较少。本文制备了铝片、腐蚀铝片、Al/AAO三种衬底材料、N3染料敏化剂和ZnO半导体薄膜,并对其物理化学性能和用作染料敏化太阳电池材料的光电转化性能等进行了研究。 采用化学除油法制备了铝片衬底。采用NaOH溶液腐蚀法制备了腐蚀铝片衬底,光学显微镜观察表明,腐蚀温度升高、NaOH浓度增大、腐蚀时间延长,铝片表面腐蚀程度趋于严重。其中,NaOH浓度对铝片腐蚀程度的影响相对较小,温度对铝片腐蚀程度的影响相对较大。摩擦实验表明,过腐蚀铝片表面的ZnO沉积层容易脱落,30℃下用10％NaOH溶液腐蚀3min获得的铝片表面对ZnO的附着力较强。采用0.3mol/L草酸溶液通过二次阳极氧化法制备了Al/AAO衬底材料。其中,一次阳极氧化可以在铝片表面得到大小、分布不规则的大孔,延长氧化时间有利于小孔的自组织;用6wt%的磷酸溶液处理,可以脱除表面无序膜,并且提高了铝片表面的平整度。在一次阳极氧化的基础进行二次阳极氧化,可以显著提高小孔的有序性;再次用6wt%的磷酸溶液进行处理,可以得到孔径约为50nm,大小均一、分布均匀的纳米孔阵列。 以钌粉、4,4-二羧基-2,2-联吡啶和KSCN等为原料,合成了顺式-二硫氰酸基-双-(N,N-2,2-联吡啶-4,4-二甲酸)钌配合物染料N3。紫外吸收光谱分析表明,π-π*键的吸收峰在315nm,金属到配体的电荷转移跃迁在538nm和398nm;红外吸收光谱测试表明,与4,4-二羧基-2,2-联吡啶的红外吸收谱相比,实验合成的N3敏化剂红外吸收谱发生了红移,其2500cm-1～3500cm-1间的吸收强度增大。以LiOH·H2O、Zn(CH3COO)2·2H2O、无水乙醇为原料制备了ZnO胶体。透射电子显微镜测试表明,ZnO纳米胶粒大小为5nm左右,基本呈单分散状态,无明显团聚。采用提拉法在铝片和Al/AAO衬底上沉积ZnO薄膜,扫描电子显微镜观察表明,ZnO薄膜均由尺寸为1μm以上的片状结构组成;XRD测试表明,ZnO为六边纤锌矿结构。 比较了铝片、腐蚀铝片、Al/AAO作为N3染料敏化ZnO光阳极衬底材料的光电转换性能。结果表明,三者的光电转换效率依次为1.28%、0.44%、0.34%。电化学阻抗研究表明,三者的半导体输运和界面跃迁电阻依次为2500Ω、10000Ω、25000Ω,从而表明有效提高铝箔表面的氧化铝电子输运能力是其用作太阳电池衬底材料的关键。