TiO2纳米阵列的制备、表面修饰及其在钙钛矿太阳电池中的应用

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一维TiO2纳米阵列具有直接的电子传输通道,在太阳电池中作为电子传导材料引起了广泛的关注.以水热法制备的金红石相TiO2纳米阵列作为有机无机杂化钙钛矿太阳电池电子传导支架,系统研究了TiO2致密层引入对纳米阵列生长和组装器件光电性能的影响;考察了TiO2纳米棒棒长和TiCl4水浴处理等对纳米阵列微结构和组装电池光电性能的影响.致密层的引入有利于获得垂直取向TiO2纳米阵列,纳米棒棒长的优化有利于光生载流子的快速分离和传导,而采用TiCl4水浴处理TiO2纳米阵列,不仅增大了纳米阵列的比表面积,有利于吸附更多的钙钛矿晶体和提升电池对光的俘获,同时TiCl4水浴处理产生的小纳米颗粒有助于填补钙钛矿晶体与纳米阵列间的缝隙,促进更好的界面接触,从而抑制载流子传导过程中的复合,提升电池性能.在引入TiO2致密层后,进一步采用0.1 mol/L TiCl4处理的TiO2纳米阵列组装的电池展现最优的光电性能,其短路电流密度、开路电压、填充因子分别达到22.88 mA/cm2,1.04 V和63.58%,电池的能量转化效率达到15.11%.
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