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两步电泳沉积制备TiO2光阳极用于高效染料敏化太阳能电池

2023-12-21王岸晨殷惠明曹大鹏密保秀

无机化学学报 2023年12期

李 珍 王岸晨 殷惠明 曹大鹏 密保秀

(南京邮电大学有机电子与信息显示国家重点实验室,南京 210003)

大规模高效利用太阳能是解决能源危机和全球变暖问题的重要途径之一。染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种理论光电转换效率(PCE)高、工艺简单且清洁无污染的太阳能电池,具有巨大的潜在应用前景[1-4]。DSSC 中起到染料支撑和电子传输作用的是光阳极,它在很大程度上决定了电池的PCE。传统光阳极通常是由纳米多孔TiO2薄膜构成,受益于这种电极的高比表面积和多孔性,光阳极可以吸附更多的染料分子,电解液可以扩散到光阳极内部,使染料分子快速再生[5-8]。光阳极的制备方法对电池效率会产生很大的影响,制备光阳极的方法有很多,如丝网印刷、刮刀法、电喷涂沉积、水热法、电泳沉积等。其中丝网印刷、刮刀法最为常用,但是其在制备浆料时需要加入有机黏合剂;电喷涂沉积所需的制备时间通常很长,会造成时间成本的增加;水热法制备的光阳极比表面积较小,染料吸附量低[9-11]。而电泳沉积法具有以下几个优点:不需要苛刻的制备条件,在室温和大气气氛条件下即可进行;通过调节施加的电压、电沉积时间和溶液浓度等参数,可以调控薄膜的厚度和形貌,实现大面积和批量化制备,是一种TiO2光阳极的高效制备方法;另外,不需要添加黏合剂,因此不需要高温去除黏合剂,更适用于柔性电极的制备。电泳沉积法已被广泛应用于纳米薄膜的制备[12-15]。

电泳沉积法虽然具有以上诸多优点,但是还有一些问题需要解决。……

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