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染料敏化二氧化钛纳米晶太阳能电池(Gr(a)tzel型太阳能电池)作为一种新型的太阳能电池比传统的硅太阳能电池制作工艺更简单、对温度适应范围更广、成本更低,因此更易走进千家万户。而目前此种太阳能电池中作为光阳极使用的二氧化钛材料,几乎都是以P25和Sol-gel法制得的纳米二氧化钛为原料,国产纳米二氧化钛粉体能否应用于Gr(a)tzel型太阳能电池,还缺乏研究。因此研究国产纳米二氧化钛粉对Gr(a)tzel型太阳能电池的适应性,可为开拓国产纳米二氧化钛的应用范围提供一条新的思路,具有研究意义和实际工程应用价值。
本文比较研究了国产纳米二氧化钛与P25等国外二氧化钛粉性质,对二氧化薄膜制备工艺、Gr(a)tzel型太阳能电池性能影响因素、攀钢产纳米二氧化钛改性及有序二氧化钛阵列制备进行了系统研究。
通过研究,对Gr(a)tzel太阳能电池的光阳极的制备提出了新的方法“二氧化钛溶胶十二氧化钛粉末复合制浆”,显著提高了对二氧化钛粉及导电玻璃的适应性;初步掌握了用攀钢纳米二氧化钛制作Gr(a)tzel型太阳能电池的关键技术和工艺;并就攀钢产纳米二氧化钛更好适于Gr(a)tzel型太阳能电池进行了初步改性;研究表明攀钢产纳米二氧化钛可用于制作Gr(a)tzel型太阳能电池,但要获得较好的光电转化效果,还需对n-TiO2和电池组件进一步优化。用电化学方法可制备出高纯铝隧道孔模板,利用铝膜模板可在其中成功组装直径为500m~1500nm的二氧化钛有序阵列材料,此种材料可望适用于Gr(a)tzel太阳能电池。