染料敏化太阳能电池关键材料的制备与表征

国家抢占一轮经济和科技进展制高点的重大战略之一。10%太阳能电池的1/5～1/1202的禁带宽度为3.2e，375nm的紫外光。为了使其吸取红移至可见光区，增大对全光谱范围的响应，1991年，瑞士洛桑高等工业学院〔EPFL〕的Gratzel争论小组1GratzelDSSC开发了染料敏化太阳能电池〔DyedrC吸附了染料光敏化剂〔过渡金属钌的有1GratzelDSSC7.1%1993101998C用固体有机空穴传输代替液体电解质，33%DSSC的关注。近年DSSC的影响等方面。〔玻璃工操作、材料热处理等、仪器分析试验〔台阶仪测量薄膜厚度、X射线衍射仪表征材料的构造与成分、扫描电子显微镜观测形貌、紫外-可见吸取光谱测N N SC CN N N N N NRu Ru RuN NNHOOC COOH HOOC

N N N NC CN S N HOOCCOOH COOH COOH测试。本试验为第一局部。以下图为试验室制备的DSSC。2试验室制备的使用不同染料敏化剂的DSSC【试验目的】了解染料敏化太阳能电池的工作原理及性能特点。把握染料敏化太阳能电池光阳极、对电极等关键材料的制备方法。把握相关材料的表征方法。【试验原理】染料敏化太阳能电池的构造与工作原理：染料敏化太阳能电池的构造是一种“三明治”构造，如图1所示，主要由以3DSSC组成与构造示意图TiO2〔Anatase〕〔3.le450℃。DSSC电池的敏化剂染料应满足以下几点要4DSSC太阳能电TiO2外表结合的基团后，可用做染料敏化、TiCo等金属原子。它的化学性质色素中筛选出适合于光电转化的染料。植物的叶子具有光-化学转化的功能，因所需的设备简洁。第四类为固体染料。利用窄禁带半导体对可见光良好的吸取，InAsPbS，利用其半TiO2纳米多孔膜的电荷传输性能，组成多结太阳能电池，但窄禁带半导体严峻的光腐蚀阻碍了进一步应用。DSSC电解质[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-等氧化复原TiO2所制得的太阳能电池不能存放很久。PtITOFSnO2膜85%I3-I3-在光阴极上复原的过电压较大，反响较慢。为了解决这个问题，可以在导电玻璃上镀上一层Pt，降低电池中的暗反响速率，提高太阳光的利用效率。4DSSC构造与工作原理图DSSC的工作原理是：电池中的TiO23.2eV，只能吸取紫外区域4DSSC构造与工作原理图TiO2TiO2导带中，此时染料分子自身变为氧化解质中的I3-被从阴极进入的电子复原DD*：Dhv→D*激发态染料分子将电子注入到半导体导带中：D*→D+e-〔3〕I-复原氧化态染料分子：3I-2D+→I3-2D再生：--3I-氧化态染料与导带中的电子复合：D+e→DI3-复合：I3-2e-→3I-其中，反响〔5〕的反响速率越小，电子复合的时机越小，电子注入的效率就越高；反响〔6〕是造成电流损失的主要缘由。【仪器与试剂】一、仪器设备X-ray衍射仪、紫外-可见分光光度计、电化学工作站、超声波清洗器、恒温笔、聚四氟乙烯镊子等。二、试剂材料9染料、3染料、3染料、磷酸盐缓冲液〔S、钛酸四丁酯、冰酮、去离子水等。【试验步骤】试验流程：5DSSC制备、组装、测试试验流程图试验过程：本次试验完成第一局部，关键材料的制备与表征，主要是光阳极的制备。FTO导电玻璃FTO导电玻璃〔建议尺FTO，然后分别在去离子水、无3~5min，用聚四氟乙烯镊子夹住吹干，备用。6FTO导电面并使用玻璃刀切割操作图二、TiO2浆料的制备TiO2粉末、松油醇及乙醇超声混合均匀。减压三、多孔TiO2膜电极制备7TiO2膜电极制备示意图FTO外表印刷TiO2浆料，静置除去外表缺陷，125℃枯燥7TiO2膜电极制备示意图

125~500℃的分段升温热处理。冷却至室温后，即得到多孔TiO2膜电极。用XRD粉末衍射仪TiO2晶型构造。四、染料敏化剂溶液的制备和表征〔、，配制其乙醇溶液待用。测定敏化剂溶液的紫外-可见光吸取光谱，确定染料敏化剂的吸取波长范围。五、染料敏化电极制备和循环伏安曲线测定敏化电极制备TiO2电极〔光阳极。8TiO2膜电极电极循环伏安曲线测定TiO2电极上的电化学行为和可逆性，以染料敏化20.2V~1.4V电位区间的敏化电极的循环伏安曲线，转变扫描速度确定敏化剂发生电化学反响的可逆性。【数据记录与处理】试验各步骤现象照片、产物/样品照片、文字记录和分析。XRD图。通过XRD结果比照分析。析提高太阳能利用率的思路。CV曲线，分析确定敏