研究目的
构建具有高活性晶面暴露和高比表面积的TiO2微结构,用于高性能染料敏化太阳能电池(DSSCs)。
研究成果
具有高暴露(001)晶面和大比表面积的花生状TiO2微结构显著提升了染料敏化太阳能电池(DSSCs)的性能,实现了高达9.14%的光电转换效率。这归因于更大的染料负载量、优异的光散射能力、更高的电子收集效率、更窄的带隙、高效的电子注入、改善的电子传输以及降低的电荷复合。
研究不足
该研究聚焦于花生状TiO?微结构在染料敏化太阳能电池中的合成与应用,但未讨论该合成方法在大规模生产中的可扩展性与成本效益。
1:实验设计与方法选择:
采用无氟离子辅助的一锅水热法制备了新型花生状(PN)锐钛矿型TiO?微结构。以二乙烯三胺为形貌控制剂,通过异丙醇的醚化反应构建两相界面。
2:样品选择与数据来源:
制备了由超薄纳米片组成的锐钛矿PN TiO?微结构。样品通过SEM、TEM、XRD、XPS、紫外-可见分光光度计和Mott-Schottky测试进行表征。
3:实验设备与材料清单:
场发射扫描电子显微镜(SEM,S4800 HSD,日立)、透射电子显微镜(TEM,Tecnai G2 F20,FEI)、X射线衍射仪(XRD-6000,岛津)、X射线光电子能谱(XPS,珀金埃尔默,PHI 5400 ESCA系统)、紫外-可见分光光度计(TU1901,北京普析通用)、150W氙灯ABB级太阳光模拟器(94021A,美国Newport)。
4:实验步骤与操作流程:
PN TiO?合成过程包括将DETA加入异丙醇,逐滴加入异丙醇钛溶液,转移至聚四氟乙烯内衬高压釜,最后煅烧产物。采用丝网印刷法制备染料敏化太阳能电池(DSSCs)并测量其光伏性能。
5:数据分析方法:
通过SEM、TEM、XRD、XPS、紫外-可见分光光度计和Mott-Schottky测试分析数据。使用VersaSTAT电化学工作站记录包括J-V曲线、EIS和OCVD在内的光伏性能参数。
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Field emission scanning electron microscopy
S4800 HSD
Hitachi
Characterization of TiO2 samples
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Transmission electron microscope
Tecnai G2 F20
FEI
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X-ray diffractometer
XRD-6000
Shimadzu
Characterization of TiO2 samples
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X-ray photoelectron spectroscopy
PHI 5400 ESCA system
Perkin-Elmer
Investigation of chemical components of TiO2
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UV-Vis spectrometer
TU1901
Beijing Purkinje
Recording diffuse reflectance spectra and absorption spectra
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Solar simulator
94021A
Newport
Measurement of J-V curves of DSSCs
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