理解背接触式染料敏化太阳能电池因TNAs开裂导致填充因子不足的新方法

摘要： 本研究采用新方法探究了背面光照染料敏化太阳能电池因钛纳米管阵列(TNAs)开裂导致的填充因子缺陷。为获取开裂与非开裂TNAs并比较其在背面光照DSSC中的特性与性能，分别采用覆盖二氧化钛纳米颗粒的预处理钛基底和裸钛基底进行阳极氧化。通过常规TiCl4处理使钛基底覆盖20-30纳米级TiO2纳米颗粒。扫描电镜图像证实：相较于裸钛基底生长的TNAs，TiCl4处理基底上生长的TNAs存在更严重且广泛的开裂现象。该现象可能源于TNAs束间纳米颗粒的堆积效应——XRD图谱中TiCl4处理组TNAs的窄峰及截面SEM图像观察到的纳米颗粒堆叠证实了这一点。将两种基底生长的阳极氧化TNAs作为光阳极应用于背面光照DSSC后，除填充因子及相应效率外，两组电池的其他光伏参数均无差异。但使用开裂TNAs（TiCl4处理基底生长）的DSSC其填充因子和效率约降低9%，该缺陷归因于纳米颗粒存在及TNAs开裂导致电池串联电阻增大。