论文部分内容阅读
染料敏化太阳能电池以其原料价格低廉、制备工艺简单、绿色环保、光电转换效率高等优点,被认为是最具应用前景的新型光伏电池。开发并优化新型光阳极材料是仍是该领域的一个重要科研方向。二元半导体SnO2和三元碱土金属锡酸盐在染料敏化太阳能电池的应用中均表现出了优异的性能,但也存在很多问题和缺点。为此基于锡化合物纳米复合材料的染料敏化太阳能电池性能研究具有十分重要的意义。本论文以简单的反应剂,通过水热-煅烧法和水热-沉淀-煅烧法合成了三组锡化合物纳米复合材料,并将它们作为新型光阳极薄膜材料应用在了染料敏化太阳能电池中。纳米复合材料的协同作用提高了基于此类材料的光阳极薄膜的染料吸附性能,降低了薄膜电荷传输阻抗,最终实现了不错的光电转换效率。(1)通过水热-煅烧法,以活性SnO2·xH2O和Ba(OH)2为原料,同步制备了SnO2&BaSnO3纳米复合材料。该纳米复合材料结合了其两种成分的优势。SnO2的存在提高了薄膜的电荷传输性能,BaSnO3的生成显著提升了薄膜的染料吸附能力。基于此纳米复合材料的染料敏化太阳能电池,其开路电压为0.62V,短路电流密度为6.06mA·cm-2,其光电转化效率达到了2.51%。(2)通过水热-煅烧法,以活性SnO2·xH2O和Sr(OH)2为原料,同步制备了SnO2&SrSnO3纳米复合材料。SnO2&SrSnO3纳米复合材料结合了其两种成分的优点。SnO2的存在提高了光阳极薄膜的电荷传输性能,SrSnO3的生成显著提高了薄膜的染料吸附能力。基于此纳米复合材料的染料敏化太阳能电池,其开路电压为0.59V,短路电流密度为7.37mA·cm-2,其光电转化效率达到了2.40%。(3)通过水热-沉淀-煅烧法,以NaSnO3和SrCl2为原料,同步制备了SnO2&SrSnO3纳米复合材料。该纳米复合材料结合了其两种成分的优势。SnO2提高了薄膜的电荷传输性能,同时提高了光生电荷的寿命。SrSnO3的生成显著改善了薄膜的染料吸附能力。基于此纳米复合材料的染料敏化太阳能电池,其开路电压为0.58V,短路电流密度为6.97mA·cm-2,其光电转化效率达到了2.48%。