研究目的
通过用等离子体金（Au）纳米颗粒修饰二氧化钛（TiO2）光阳极来提高染料敏化太阳能电池（DSSCs）的性能。
研究成果
将金纳米颗粒掺入二氧化钛光阳极后，采用液态电解质的N3染料敏化太阳能电池性能得到提升，在最佳金纳米颗粒用量40微升时效率从4.16%提高到6.97%。这种改进主要源于金纳米颗粒增强光吸收和散射作用带来的短路电流提升。但超过最佳用量后，由于染料吸附量和电子注入效率下降，器件性能反而恶化。
研究不足
研究发现，超过金纳米颗粒的最佳浓度（40微升）会导致染料敏化太阳能电池性能下降，这是由于染料吸附减少以及染料向二氧化钛的电子注入效率降低所致。贵金属纳米颗粒的功函数低于二氧化钛的导带，也会导致电子与电解质中的三碘离子发生复合。
1：实验设计与方法选择：
本研究通过向染料敏化太阳能电池（DSSC）的二氧化钛（TiO2）光阳极中掺入不同浓度的金纳米颗粒来改进其性能。在100 mW cm-2白光强度下测量J-V特性曲线，以确定金纳米颗粒的最佳掺杂浓度。
2：样品选择与数据来源：
所用材料包括P90和P25二氧化钛（TiO2）、曲拉通X-100、卡波蜡、金（Au）纳米颗粒（直径5 nm）、丙酮、硝酸、氟掺杂氧化锡（FTO）玻璃、碘锂盐Z-50、铂（Pt）溶液和N3染料。
3：2）、曲拉通X-卡波蜡、金（Au）纳米颗粒（直径5 nm）、丙酮、硝酸、氟掺杂氧化锡（FTO）玻璃、碘锂盐Z-铂（Pt）溶液和N3染料。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：实验设备包括用于J-V特性测试的太阳能模拟器（Newport Oriel LCS-100）和用于阻抗测量的AUT 85988高级电化学系统（瑞士万通Metrohm Autolab B.V. PGSTAT 128N荷兰）。
4：实验步骤与操作流程：
DSSC制备过程包括在FTO基底上涂覆两层TiO2、将金纳米颗粒掺入TiO2介孔层、以及使用液态电解质组装DSSC。通过太阳能模拟器对DSSC进行表征，获取J-V特性曲线和阻抗测量数据。
5：将金纳米颗粒掺入TiO2介孔层、以及使用液态电解质组装DSSC。通过太阳能模拟器对DSSC进行表征，获取J-V特性曲线和阻抗测量数据。 数据分析方法：
5. 数据分析方法：通过Jsc（短路电流密度）、Voc（开路电压）、FF（填充因子）和Pin（入射光功率）计算能量转换效率（η）。利用等效电路模型分析阻抗数据，以理解电荷转移和复合过程。
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Gold nanoparticles
5 nm diameter
Aldrich
Incorporated into TiO2 to enhance light absorption and scattering through plasmonic effects.
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TiO2
P90 and P25
Evonik Industries
Used as the photoanode material in DSSCs.
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Solar simulator
Newport Oriel LCS-100
Newport
Used to characterize the DSSCs under white light intensity of 100 mW cm-2.
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Advanced electrochemical system
AUT 85988
Metrohm Autolab B.V. PGSTAT 128N Netherlands
Used for impedance measurements of the DSSCs.
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