研究目的
通过在TiO2钝化层上使用经锂处理的TiO2/TiO2纳米管光电极来提高染料吸附、电荷传输效率并减少电子复合,从而提升染料敏化太阳能电池的性能。
研究成果
采用锂处理的TiO2光电极制备的染料敏化太阳能电池(DSSCs)比裸TiO2电极电池效率更高,最高效率达到7.04%。锂离子与TiO2电极的相互作用通过降低其导带位置,增强了钌染料向TiO2的电荷注入。研究表明,基于锂处理的TNPs/TNTs的DSSCs比纯TiO2纳米颗粒电池具有更优异的光伏性能。
研究不足
该研究聚焦于通过锂处理和掺杂TNT来提升染料敏化太阳能电池(DSSC)的效率,但未探究所制备DSSC的长期稳定性或可扩展性。虽已确定最佳条件,但效率提升背后的机制仍有待深入研究。
1:实验设计与方法选择:
研究涉及在TiO2钝化层上制备混合锂处理TiO2/TiO2纳米管光电极。方法包括阳极氧化法制备TNT、溶胶-凝胶和水热合成法制备TiO2粉末,以及旋涂法施加锂处理。
2:样品选择与数据来源:
使用钛箔制备TNT,并将TiO2纳米颗粒与TNT粉末按不同比例混合。
3:实验设备与材料清单:
设备包括X射线衍射仪、场发射扫描电镜、紫外-可见分光光度计和I-V太阳模拟器。材料包括钛箔、NH4F、乙二醇、TTIP、乙醇、乙酸、去离子水和钌染料。
4:4F、乙二醇、TTIP、乙醇、乙酸、去离子水和钌染料。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:过程包括TNT粉末制备、TiO2/TNT层制备、锂处理TiO2层制备、DSSC组装及表征。
5:数据分析方法:
XRD用于物相鉴定,SEM用于形貌研究,UV-vis用于吸光度测量,I-V太阳模拟器用于转换效率测量。
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Ti foil
0.25 mm thick, 99.7%
Sigma-Aldrich
Used as the working electrode in the anodization process for TNT preparation.
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NH4F
98%
Sigma-Aldrich
Used in the ethylene glycol electrolyte for anodization.
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X-ray diffractometer
Rigaku D/MAX-2200
Rigaku
Used for phase identification of the fabricated photoelectrode.
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FE-SEM
S-4700
Hitachi
Used for morphology investigation of the prepared Li/TNT-TiO2 layer.
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UV-vis spectrometer
Lambda 750
Perkin Elmer
Used for absorbance measurement of the prepared Li/TNT-TiO2 layer.
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TTIP
Aldrich
Used as a starting material for TiO2 powder preparation.
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Ru dye
N-719
Solaronix
Used for dye adsorption on the photoelectrode film.
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I-V solar simulator
McScience K3000
McScience
Used for measuring the conversion efficiency of the fabricated DSSCs.
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