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传统染料敏化太阳能电池(DSSC)的光阳极及对电极材料以TiO2纳米颗粒和Pt居多。TiO2纳米颗粒光阳极晶界多,电子需要经过数量极多的纳米晶才能传输到外电路,所以使得电子在阳极膜中的扩散速率较慢,而且众多的缺陷和表面态,使得光生电子易与电解质中的I3ˉ复合,降低了电子收集效率,影响电流密度的增加,从而限制了DSSC光电转换效率的进一步提高;Pt虽然具有对碘电解液体系电池优异的催化活性、高电导率和高稳定性等优点,但是价格昂贵:二者均不利于DSSC的长远发展。有序的TiO2纳米线阵列能够为电子提供直接快速的传输通道,增加电子传输速率和电子收集效率,并且TiO2纳米线阵列具有优异的光散射能力,能提高电池对光的利用率,从而提高电流密度;由TiO2量子点制成的致密阻挡层能有效抑制暗反应,减少电子在传输过程中的损耗,增加电子的传输速率和电子寿命,增大开路电压和短路电流,从而提高电池光电转换效率;而由Pt-Ni和Pt-Co纳米合金制备的Pt-NiO和Pt-Co3O4对电极,具有优异的催化性能,价格低廉且制备方法简单。 针对上述问题,本文的研究内容及结果如下: 1)以Ti片为基板,通过水热反应在Ti片表面制备了垂直于Ti基板的,具有疏松结构的超长的3DTiO2纳米线网络(TNWs),经过质子交换、烧结、剥离等处理过程,将其转移到导电玻璃上制备电池光阳极。通过水热反应时间来控制TNWs的形貌及膜厚度。TNWs光阳极具有有序,电子复合少,电子传输速度快,电子寿命长等优势,将3DTNWs光阳极组装到DSSC中,在水热反应时间为24h时,获得了光电转换效率高达8.05%的DSSC; 2)通过水热反应在十八胺长链保护下合成了平均粒径为3.6nm的TiO2量子点,旋涂在导电玻璃上形成致密的阻挡层,通过旋涂次数来控制阻挡层的厚度,研究了阻挡层厚度对抑制暗反应的影响。此结构的阻挡层能大幅降低电池暗反应,减少电子复合,增加电子传输速率和电子寿命,提高开路电压和短路电流,从而有效的提高电池光电转换效率,电池效率从7.10%到9.43%,提高了32.82%; 3)通过热分解法在十八胺长链保护下,合成了一系列Pt-Ni、Pt-Co纳米合金,旋涂于导电玻璃表面,热处理后制备成了Pt-NiO和Pt-Co3O4对电极。所合成的Pt-Ni和Pt-Co纳米合金中,Pt的原子百分比仅为35%,比纯Pt对电极少了65%Pt用量,电化学性能测试表明此类对电极具有与纯Pt对电极相似的优异的催化活性和稳定性。Pt-NiO对电极的光电转换效率达到9.48%,与纯Pt对电极的9.42%相差无几。并且此结构的对电极完全透明,可运用于组装双面电池。