溶胶－凝胶法制备二氧化钛纳米晶及其在染料敏化太阳电池中的应用

王立群，侯兴刚，吴景波，刘思鹏

（天津师范大学a.物理与电子信息学院b.材料科学技术研究所，天津 300387）

溶胶－凝胶法制备二氧化钛纳米晶及其在染料敏化太阳电池中的应用

王立群，侯兴刚，吴景波，刘思鹏

（天津师范大学a.物理与电子信息学院b.材料科学技术研究所，天津 300387）

用溶胶－凝胶法制备了二氧化钛纳米晶，采用热重－差热（TG－DSC）、X射线粉末衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等手段研究了保温时间对纳米晶的晶体结构和平均粒径的影响.结果表明：经430℃热处理得到的二氧化钛纳米晶主要表现为锐钛矿结构；随着保温时间从1 h延长至3 h，纳米晶的平均粒径从13.7 nm增大到43.7 nm.以所制二氧化钛纳米晶为光阳极材料组装了染料敏化太阳电池，并对其光电性能进行了研究，结果显示：粒径为25.4 nm的二氧化钛纳米晶太阳电池表现出最佳的光电转化效率，其值为4.62%.

溶胶－凝胶；二氧化钛纳米晶；染料敏化太阳电池

染料敏化太阳电池（Dye－Sensitized Solar Cells，DSSCs）由于具有光电转化效率高、原材料价格便宜和制备过程简单等优势，受到了广大研究人员的普遍关注［1－3］.一般来说，DSSCs由吸附染料的二氧化钛纳米晶（Titanium Dioxide Nanocrystals，TiO2NCs）多孔膜、电解质溶液（I－／I－3）和对电极组成，其中吸附染料的TiO2NCs多孔膜是产生光生电子的光阳极.当太阳光照射到电池上时，吸附在TiO2NCs表面的染料分子被激发，处于激发态的染料分子很不稳定，它能够释放电子成为染料正离子.被释放的电子能够迅速迁移到TiO2NCs的导带中，然后经过多孔膜结构传输到导电基底，再通过……