二氧化钛纳米晶溶胶内渗透电极对染料敏化太阳能电池的光伏性能的提高

钱迪峰 张青红 万钧 李耀刚 王宏志

引用本文: 钱迪峰, 张青红, 万钧, 李耀刚, 王宏志. 二氧化钛纳米晶溶胶内渗透电极对染料敏化太阳能电池的光伏性能的提高[J]. 物理化学学报, 2010, 26(10): 2745-2751. doi: 10.3866/PKU.WHXB20100948 shu
Citation:  QIAN Di-Feng, ZHANG Qing-Hong, * WAN Jun, LI Yao-Gang, WANG Hong-Zhi. Enhancing the Photovoltaic Performance of Dye Sensitized Solar Cells with the TiO2 Sol Infiltrated Nanocrystalline Electrode[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2010, 26(10): 2745-2751. doi: 10.3866/PKU.WHXB20100948 shu

二氧化钛纳米晶溶胶内渗透电极对染料敏化太阳能电池的光伏性能的提高

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(50772127) (50772127)

    教育部科技创新工程重大项目培育资金项目(708039) (708039)

    中央高校基本科研业务费专项资金(10D10607)资助 (10D10607)

摘要:

以自制的过氧钛酸(PTA) 水溶液为前驱体, 用水热法制备了透明锐钛矿相二氧化钛溶胶. 无需有机添加剂可得到直径小于7 nm 的棒状二氧化钛纳米晶溶胶. 通过将溶胶内渗透到染料敏化太阳能电池(DSSCs) 的多孔二氧化钛电极后, 消除了多孔电极内的大孔并改善了电极内纳米晶之间的连通性. 用扫描电子显微镜(SEM) 和光学轮廓仪对溶胶内渗透后的光阳极进行了表征. 结果表明: 小颗粒棒状二氧化钛纳米晶附着在多孔的二氧化钛表面, 填充了电极由于烧结产生的大孔, 并在多孔的二氧化钛内部形成了有利于电子传输的网络结构. 与未经处理的多孔电极相比, 改性后的光阳极组装成染料敏化太阳能电池后光电转化效率提高了64%.

English

    1. [1]

      1. O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature, 1991, 353: 737

      1. O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature, 1991, 353: 737

    2. [2]

      2. Bach, U.; Lupo, D.; Comte, P.; Moser, J. E.; Weissõrtel, F. J.; Salbeck, J.; Spreitzer, H.; Grätzel, M. Nature, 1998, 395: 5832. Bach, U.; Lupo, D.; Comte, P.; Moser, J. E.; Weissõrtel, F. J.; Salbeck, J.; Spreitzer, H.; Grätzel, M. Nature, 1998, 395: 583

    3. [3]

      3. Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Acc. Chem. Res., 2000, 33: 2693. Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Acc. Chem. Res., 2000, 33: 269

    4. [4]

      4. Grätzel, M. Nature, 2001, 414: 3384. Grätzel, M. Nature, 2001, 414: 338

    5. [5]

      5. Horiuchi, T.; Miura, H.; Uchida, S. Chem. Commun., 2003: 30365. Horiuchi, T.; Miura, H.; Uchida, S. Chem. Commun., 2003: 3036

    6. [6]

      6. Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Humphry-Baker, R.; Moser, J. E.; Grätzel, M. Adv. Mater., 2003, 15: 21016. Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Humphry-Baker, R.; Moser, J. E.; Grätzel, M. Adv. Mater., 2003, 15: 2101

    7. [7]

      7. Zhan, W. S.; Pan, S.; Li, Y. Z.; Chen, M. D. Acta Phys. -Chim. Sin., 2009, 25: 2087 [詹卫伸,潘石,李源作,陈茂笃. 物理化学学 报, 2009, 25: 2087]7. Zhan, W. S.; Pan, S.; Li, Y. Z.; Chen, M. D. Acta Phys. -Chim. Sin., 2009, 25: 2087 [詹卫伸,潘石,李源作,陈茂笃. 物理化学学 报, 2009, 25: 2087]

    8. [8]

      8. Nakade, S.; Saito, Y.; Kubo, W.; Kitamura, T.; Wada, Y.; Yanagida, S. J. Phys. Chem. B, 2003, 107: 86078. Nakade, S.; Saito, Y.; Kubo, W.; Kitamura, T.; Wada, Y.; Yanagida, S. J. Phys. Chem. B, 2003, 107: 8607

    9. [9]

      9. Park, N. G.; Schlichthorl, G.; van de Lagemaat, J.; Cheong, H. M.; Mascarenhas, A.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B, 1999, 103: 33089. Park, N. G.; Schlichthorl, G.; van de Lagemaat, J.; Cheong, H. M.; Mascarenhas, A.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B, 1999, 103: 3308

    10. [10]

      10. Cass, M. J.; Qiu, F. L.; Walker, A. B.; Fisher A. C.; Peter, L. M. J. Phys. Chem. B, 2003, 107: 11310. Cass, M. J.; Qiu, F. L.; Walker, A. B.; Fisher A. C.; Peter, L. M. J. Phys. Chem. B, 2003, 107: 113

    11. [11]

      11. Kamat, P. V.; Haria, M.; Hotchandani, S. J. Phys. Chem. B, 2004, 108: 516611. Kamat, P. V.; Haria, M.; Hotchandani, S. J. Phys. Chem. B, 2004, 108: 5166

    12. [12]

      12. Tan, S.; Zhai, J.; Xue, B.;Wan, M.; Meng, Q.; Li, Y.; Jiang, L.; Zhu, D. Langmuir, 2004, 20: 293412. Tan, S.; Zhai, J.; Xue, B.;Wan, M.; Meng, Q.; Li, Y.; Jiang, L.; Zhu, D. Langmuir, 2004, 20: 2934

    13. [13]

      13. Xia, J.; Masaki, N.; Jiang, K.; Yanagida, S. J. Phys. Chem. B, 2006, 110: 2522213. Xia, J.; Masaki, N.; Jiang, K.; Yanagida, S. J. Phys. Chem. B, 2006, 110: 25222

    14. [14]

      14. Gregg, B. A.; Pichot, F.; Ferrere, S.; Fields, C. L. J. Phys. Chem. B, 2001, 105: 142214. Gregg, B. A.; Pichot, F.; Ferrere, S.; Fields, C. L. J. Phys. Chem. B, 2001, 105: 1422

    15. [15]

      15. Yu, H.; Zhang, S. Q.; Zhao, H. J.; Xue, B. F.; Liu, P. R.; Will, G. J. Phys. Chem. C, 2009, 113: 1627715. Yu, H.; Zhang, S. Q.; Zhao, H. J.; Xue, B. F.; Liu, P. R.; Will, G. J. Phys. Chem. C, 2009, 113: 16277

    16. [16]

      16. Zaban, A.; Chen, S. G.; Chappel, S.; Gregg, B. A. Chem. Commun., 2000: 223116. Zaban, A.; Chen, S. G.; Chappel, S.; Gregg, B. A. Chem. Commun., 2000: 2231

    17. [17]

      17. Yang, S. M.; Huang, Y. Y.; Huang, C. H.; Zhao, X. S. Chem. Mater., 2002, 14: 150017. Yang, S. M.; Huang, Y. Y.; Huang, C. H.; Zhao, X. S. Chem. Mater., 2002, 14: 1500

    18. [18]

      18. Diamant, Y. S.; Chen, G.; Melamed, O.; Zaban, A. J. Phys. Chem. B, 2003, 107: 197718. Diamant, Y. S.; Chen, G.; Melamed, O.; Zaban, A. J. Phys. Chem. B, 2003, 107: 1977

    19. [19]

      19. Taguchi, T.; Zhang, X. T.; Sutanto, I.; Tokuhiro, K.; Rao, T. N.; Watanabe, H.; Nakamori, T.; Uragami, M.; Fujishima, A. Chem. Commun., 2003: 248019. Taguchi, T.; Zhang, X. T.; Sutanto, I.; Tokuhiro, K.; Rao, T. N.; Watanabe, H.; Nakamori, T.; Uragami, M.; Fujishima, A. Chem. Commun., 2003: 2480

    20. [20]

      20. Hore, S.; Kern, R. Appl. Phys. Lett., 2005, 87: 26350420. Hore, S.; Kern, R. Appl. Phys. Lett., 2005, 87: 263504

    21. [21]

      21. Huang, S. Y.; Schlichthorl, G.; Nozik, A. J.; Grätzel, M.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B, 1997, 101: 256721. Huang, S. Y.; Schlichthorl, G.; Nozik, A. J.; Grätzel, M.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B, 1997, 101: 2567

    22. [22]

      22. Xia, J. B.; Masaki, N.; Jiang, K. J.; Yanagida, S. Chem. Commun., 2007: 13822. Xia, J. B.; Masaki, N.; Jiang, K. J.; Yanagida, S. Chem. Commun., 2007: 138

    23. [23]

      23. Xu, B.;Wu, J. H.; Zhang, X. K.; Li, S. Q. J. Funct. Mater., 2008, 39(10): 1703 [徐波, 吴季怀,张秀坤,李树全.功能材料, 2008, 39(10): 1703]23. Xu, B.;Wu, J. H.; Zhang, X. K.; Li, S. Q. J. Funct. Mater., 2008, 39(10): 1703 [徐波, 吴季怀,张秀坤,李树全.功能材料, 2008, 39(10): 1703]

    24. [24]

      24. Adachi, M.; Murata, Y.; Takao, J.; Jiu, J.; sakamoto, M.;Wang, F. J. Am. Chem. Soc., 2004, 126: 1494324. Adachi, M.; Murata, Y.; Takao, J.; Jiu, J.; sakamoto, M.;Wang, F. J. Am. Chem. Soc., 2004, 126: 14943

    25. [25]

      25. Li, S.; Li, Y. G.; Wang, H. Z.; Fan, W. G.; Zhang, Q. H. Eur. J. Inorg. Chem., 2009, 27: 407825. Li, S.; Li, Y. G.; Wang, H. Z.; Fan, W. G.; Zhang, Q. H. Eur. J. Inorg. Chem., 2009, 27: 4078

    26. [26]

      26. Yang, S. M.; Kou, H. Z.; Wang, L.; Wang, H. J.; Fu, W. H. Acta Phys. -Chim. Sin., 2009, 25: 1219 [杨术明,寇慧芝,汪玲,王 红军,付文红.物理化学学报, 2009, 25: 1219]26. Yang, S. M.; Kou, H. Z.; Wang, L.; Wang, H. J.; Fu, W. H. Acta Phys. -Chim. Sin., 2009, 25: 1219 [杨术明,寇慧芝,汪玲,王 红军,付文红.物理化学学报, 2009, 25: 1219]

    27. [27]

      27. O'Regan, B.; Durrant, J.; Sommeling, P.; Bakker, N. J. Phys. Chem. C, 2007, 111: 1400127. O'Regan, B.; Durrant, J.; Sommeling, P.; Bakker, N. J. Phys. Chem. C, 2007, 111: 14001

    28. [28]

      28. Li, S.; Zhang, Q. H.; Li, Y. G.; Wang, H. Z. J. Inorg. Mater., 2009, 24: 675 [李爽, 张青红, 李耀刚,王宏志.无机材料学报, 2009, 24: 675]28. Li, S.; Zhang, Q. H.; Li, Y. G.; Wang, H. Z. J. Inorg. Mater., 2009, 24: 675 [李爽, 张青红, 李耀刚,王宏志.无机材料学报, 2009, 24: 675]

    29. [29]

      29. Brinker, C. J.; Arendse, F.; Comte, P.; Jirousek, M.; Lenzmann, F.; Shklover, V.; Grätzel, M. J. Am. Ceram. Soc., 1997, 80: 315729. Brinker, C. J.; Arendse, F.; Comte, P.; Jirousek, M.; Lenzmann, F.; Shklover, V.; Grätzel, M. J. Am. Ceram. Soc., 1997, 80: 3157

    30. [30]

      30. Zhang, J. Y.; Tian, H. M.; Tian, Z. P.; Wang, X. Y.; Yu, T.; Zou, Z. G. J. Inorg. Mater., 2009, 24: 1110 [张继远,田汉民,田志鹏, 王湘艳,于涛, 邹志刚.无机材料学报, 2009, 24: 1110]30. Zhang, J. Y.; Tian, H. M.; Tian, Z. P.; Wang, X. Y.; Yu, T.; Zou, Z. G. J. Inorg. Mater., 2009, 24: 1110 [张继远,田汉民,田志鹏, 王湘艳,于涛, 邹志刚.无机材料学报, 2009, 24: 1110]

    31. [31]

      31. Ichinose, H.; Terasaki, M.; Katsuki, H. J. Sol-Gel Sci. Technol., 2001, 22: 3331. Ichinose, H.; Terasaki, M.; Katsuki, H. J. Sol-Gel Sci. Technol., 2001, 22: 33

    32. [32]

      32. van de Lagemaat, J.; Benkstein, K. D.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B, 2001, 105: 1243332. van de Lagemaat, J.; Benkstein, K. D.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B, 2001, 105: 12433

    33. [33]

      33. Li, X. J.; Jin, Z. J.; Kang, R. K.; Guo, D. M.; Su, J. X. J. Semiconduct., 2005, 11: 2259 [李秀娟,金洙吉, 康仁科, 郭东明,苏建修. 半导体学报, 2005, 11: 2259]33. Li, X. J.; Jin, Z. J.; Kang, R. K.; Guo, D. M.; Su, J. X. J. Semiconduct., 2005, 11: 2259 [李秀娟,金洙吉, 康仁科, 郭东明,苏建修. 半导体学报, 2005, 11: 2259]

    34. [34]

      34. Hore, S.; Vetter, C.; Kern, R.; Smit, H.; Hinsch, A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2006, 90: 117634. Hore, S.; Vetter, C.; Kern, R.; Smit, H.; Hinsch, A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 2006, 90: 1176

    35. [35]

      35. Wang, F. M.; ng, F.; Li, C. L. J. Tianjin Univ., 2007, 40: 265 [王富民,巩峰,李成亮, 天津大学学报, 2007, 40: 265]35. Wang, F. M.; ng, F.; Li, C. L. J. Tianjin Univ., 2007, 40: 265 [王富民,巩峰,李成亮, 天津大学学报, 2007, 40: 265]

    36. [36]

      36. Frank, A. J.; Kopidakis, N.; van de Lagemaat, J. Coord. Chem. Rev., 2004, 248: 1165

      36. Frank, A. J.; Kopidakis, N.; van de Lagemaat, J. Coord. Chem. Rev., 2004, 248: 1165

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1640
  • 文章访问数:  4380
  • HTML全文浏览量:  55
文章相关
  • 发布日期:  2010-09-27
  • 收稿日期:  2010-04-07
  • 网络出版日期:  2010-09-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章