2012年第2期（总第77期）技术研究
经溪与节社 ENERGYANDENERGYCONSERVATION
水热法制备TiO，纳米晶胶体及其在DSSC电池中的应用
熊亮亮，郑威
（哈尔滨理工大学材料学院晶体实验室，黑龙江哈尔滨150040）
2012年2月
摘要：采用钛酸异两酯作前驱体，利用水热法制备了TiO，纳来溶胶溶液。以此制备了染料敏化大阳能电池的光阳极并组装电池。对产物采用激光粒度仅(HPPS)、X射线行射(XRD)、担描电镜(SEM）等进行表征。XRD显示了TiO，纳来题粒为纯锐钛矿结
构，SEM观察薄膜电极呈多孔结构。表征电池的光电化学性能，所制备的TiO，纳来晶薄膜的光电转换效率达到3.03%。关键词：水热法；染料敏化太阳能电池；二氧化钦
中图分类号：TQ151
文献标识码：A
文章编号：20950802(2012)02006303
FabricationoftheNano-TiO,crystalandItsApplicationinDSSC
XIONG LiangliangZHENG Wei
(oee Abstract: The nano TiO; colloidal sol were prepared by hydrothermal method, using the Isopropyl titanate as the precursor body Such nano TiO, were applied as the DSSC light anode and then assemb the DSSC. The nano TiO, colloidal sol were character-ized by HPPS,XRD,SEM. The XRD shows the TiO2 nano-particles were anatase structure, The SEM shows the electrode wa porous structure. The solar cellefficiency was investigated in this paper, the results show that the highest eficiency of the DSC wa83.03%
Key words: hydrothermal method; Dyesensitised cells; TiO,
0引言
纳米TiO，在光电材料、自洁材料和催化剂等领域具有广泛的应用前景。1991年瑞士联邦高工Gratzel教授等1发表了以TiO,纳米多孔膜为光阳极的染料敏化太阳能电池，从而引起了人们的普遍关注。TiO,纳米多孔膜具有比表面积大、孔隙率高的优点。将其应用于染料敏化电池，可吸收更多的染料分子，另外光照进多孔薄膜内部，会在晶粒间互相多次反射，能促进太阳光的吸收。因此，染料敏化TiO,纳米晶多孔电极既可以保证高的光电转化效率，又可以保证高的光捕获效率[2]。纳米TiO2多孔电极是太阳能电池的关键，它的性能直接影响到电池的效率。纳米TiO，的微观结构，如粒径、晶型、气孔率对太阳能电池的光电转换效率有着非常大的影响[11]。粒径过大，染料的吸附率低，不利于光电转换；粒径过小，晶界面太多，晶界势垒会阻碍载流子的传输，载流子迁移率降低，同样不利于光电转换。目前所使用的Ti0,颗粒的粒径普遍在100nm以下。
本文采用钛酸异丙酯为原料，在冰醋酸环境下通收稿日期：2012-01-12
第一作者篇介：熊亮亮，1985年出生，男，江西高安人，2008年毕业于哈尔滨理工大学无机非金属材料学专业，在读研究生。
过水热法制备了TiO,纳米颗粒胶体，以PVA作成膜剂.用涂覆法制备了TiO，纳米晶多孔薄膜电极，组装染
料敏化太阳能电池并测试其光电性能。 1样品制备
实验采用钛酸异丙酯作为前驱体，用冰醋酸来调节反应酸含量。将80mL的冰醋酸与250mL的去离子水混合，保持混合液在0℃左右。不断搅拌混合液，同时缓慢加人37mL钛酸异丙酯和1mL的异丙醇，持续搅拌1h。将溶胶水浴加热至80℃，恒温搅拌8h，将透明的Ti0,溶胶蒸馏至100mL，得到浓度为100g/L 的TiO,溶胶。将浓缩后的TiO,溶胶放进高压反应签中，拧紧后放置在马弗炉中220℃的条件下反应24h，得到白色的纳米TiO，溶胶。加人3.2多体积分数为 33%的聚乙烯醇(PVA，分子量为22000)水溶胶。充分搅拌并超声10min，再将4mL蒸馏水和16mL无水乙醇加人胶体溶液中，混合均匀后在水浴中继续加热并搅拌，超声分散均匀即得制膜用的TiO2溶胶溶液。
将TiO,溶胶溶液涂数在导电玻璃（FTO，日本NSG）上，70℃烘干后放入马弗炉中450℃缎烧2h，得到多孔结构的TiO,薄膜光阳极。
缎烧2h后，待马弗炉自然降温至80℃时将电极取出放人N3染料中浸溃24h。用镀铂的导电玻璃作
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