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当前是新型太阳能电池蓬勃发展的时期,其中介观介观太阳能电池(Mesoscopic Solar Cell,MSC)凭借其独特的介孔结构受到了广泛的关注。介孔结构的引入使此类电池拥有更大的比表面积,从而更容易捕获光子,产生较大光电流。染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells,DSSC)是介观太阳能电池中最典型的一类。通常,它们釆用介孔二氧化钛(TiO2)纳米晶半导体材料作为电子收集电极。目前,基于TiO2介孔电极的MSC最高光电转换效率(Photoelectric Conversional Efficiency,PCE)己经超20%,这一几乎可以与传统硅基太阳能电池相媲美的结果使得这类太阳能电池受到了极大地关注。另外,与硅太阳能电池相比,MSC具有制备工艺更简单、原料更低价易得等特点。这些特点符合新一代低成本清洁能源的要求,故而,MSC的具有更好的发展和应用前景。在DSSC中,贵金属铂是最常用的对电极材料。虽然从整体的制备成本上讲DSSC大大低于硅基电池,但是贵金属电极的存在还是在一定程度上制约了DSSC成本的进一步降低。那么,如果在保证光电转换效率的前提下找到一种廉价的替代材料,将会大大推动DSSC向真正的低成本太阳能电池迈进的步伐。对于介孔电极而言,TiO2的进一步优化和寻找更理想的介孔氧化物纳米晶也是进一步提高MSC性能的一个广泛的途径,尤其对近几年迅猛发展的介观钙钛矿太阳能电池(Mesoscopic perovskite solar cell,MPSC)的发展具有极其重要的意义。本论文针对DSSC中Pt电极所存在的材料成本高、可与碘电解质反应等问题,开发了基于无机化合物/碳材料(C),有机聚合物材料(聚-3,4-乙烯二氧噻吩,PEDOT)/金属或金属氧化物等一系列高效的杂化对电极,获得了较优的光电转换效率,为降低DSSC的成本提供了可行的思路。通过对TiO2三维结构以及三元氧化物Zn2SnO4的研究,对MPSC的介孔电子传输层进行了优化,为MPSC的介孔层研究提供了新思路。本论文的主要内容包括:(1)通过一种低温水热法制备MoS2/MWCNTs杂化电极。因为MoS2和MWCNTs的协同作用,杂化对电极展现出非凡的电化学性能。用MoS2/MWCNTs杂化材料作为DSSC的对电极电池展现出了和基于Pt对电极的DSSC相当的光电性能,这说明这种杂化材料有希望成为DSSC中无Pt对电极的一种选择。(2)利用导电性能和催化性能良好的聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonate),PEDOT:PSS)为基底材料。首先通过对H2SO4的浓度以及PEDOT:PSS薄膜的厚度的优化,得到以PEDOT:PSS薄膜为对电极的DSSC的最佳效率为7.13%。将通过牺牲模板法制备的Pt-Co或Pt-Ni空心纳米微球分别沉积到PEDOT:PSS为基底材料上后,DSSCs的PCE得到了进一步提高,分别可达到9.02%和8.23%,高于在相同条件下,以Pt为对电极材料的DSSC。(3)通过简单的原位聚合法制备了PEDOT和Fe3O4纳米颗粒的复合物薄膜并用做DSSC的对电极。当聚合前驱液中Fe3O4的含量从0mg/ml增至3mg/ml时,对电极的催化性能随着Fe3O4的含量变化。当聚合前驱液中Fe3O4浓度为2mg/ml时,电池的性能最好,PCE值达到8.69%,比基于Pt对电极的DSSCs的8.38%略高。(4)制备了具有分级结构的TiO2纳米球代替传统TiO2纳米球作为介孔层材料,这种三维结构的TiO2更有利于电荷的定向传输,和光的散射,光电流密度得到优化,电池效率可达15.42%。而后,我们又利用NbCl5、正丁醇铝和MgO的醇溶液进一步修饰,抑制电子复合,提高了电池的开路电压和填充因子,进一步将效率提高到17.10%。(5)我们采用简单的水热合成方法,制备了Zn2SnO4(ZTO)单晶,并用于MPSC中。ZTO单晶的粒度和形貌受水热时间控制,添加致孔剂旋涂烧结成膜用于MPSC,电池光电效率最高可达17.01%,JSC的值尤其引人注意可达24.60mA·cm-2。将电池放在湿度为20%的空气中15天后,电池稳定性良好,说明ZTO是一种十分有潜力的介孔电子传输材料。