4-叔丁基吡啶和2,2'-联吡啶在TiO2表面吸附的直接实验证据及其对染料敏化太阳能电池性能的影响

摘要： 我们通过衰减全反射-傅里叶变换红外光谱（ATR-FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、Zeta电位及循环伏安分析，研究了两种电解质添加剂4-叔丁基吡啶（4-TBP）和2,2'-联吡啶（bipy）在TiO2光阳极表面的结合情况，并阐明了这种吸附如何影响染料敏化太阳能电池（DSC）的光伏性能。为明确4-TBP/bipy在TiO2表面的吸附是否影响DSC性能，我们分别采用未接枝及接枝4-TBP或bipy的TiO2光阳极制备DSC器件，并搭配含/不含氮添加剂的两种电解质进行测试。此外，通过循环伏安法研究了4-TBP或bipy与电解质媒介I-/I3-的相互作用。结果表明：4-TBP和bipy能在高温下与TiO2表面发生化学结合。使用含氮添加剂接枝TiO2光阳极制备的DSC，其短路电流和效率均低于未接枝电池。但当电解质中含0.5 M 4-TBP时，4-TBP接枝电池的开路电压（Voc）提升了110 mV，其中约三分之一归因于4-TBP在TiO2表面的吸附作用，剩余电压提升则源于4-TBP对电解质媒介的影响。