添加剂研磨工艺优化TiO2纳米晶太阳能电池性能

"这篇论文研究了浆料的制备工艺如何影响TiO2纳米晶染料敏化太阳能电池(DSSC)的性能。通过在TiO2(P25)粉末中添加不同种类的添加剂，然后研磨得到TiO2浆料，接着采用涂刮法制备出TiO2纳米晶薄膜光阳极，最终组装成DSSC。通过SEM、UV和J-V曲线等手段对电池的形貌和光电性能进行了深入分析。实验结果显示，适当控制添加剂的添加顺序和研磨时间，如各添加剂研磨20分钟，能够制备出多孔疏松的TiO2薄膜，提高了电池的光电转化效率至8.6%。" 在染料敏化太阳能电池中，TiO2纳米晶薄膜作为光阳极起着至关重要的作用，它能够吸附染料分子，捕获太阳光并转化为电能。本研究中，TiO2(P25)粉末与添加剂的组合和处理过程直接影响到薄膜的结构和性能。浆料的制备工艺是优化电池性能的关键步骤，因为添加剂的选择和研磨时间会影响TiO2颗粒的分散性、粒径分布以及薄膜的孔隙率。 首先，添加剂的选择对于形成理想的TiO2纳米晶薄膜至关重要。这些添加剂可能包括粘合剂、溶剂和分散剂，它们有助于改善TiO2粉末在基底上的附着力，防止团聚，同时促进形成多孔结构，这有利于染料分子的吸附和电解质的渗透。 其次，研磨时间的控制也是决定性的。长时间的研磨可能导致颗粒过细，影响其光学和电学性质，而过短的研磨可能无法充分混合，形成均匀的浆料。实验中发现，每个添加剂研磨20分钟的策略可以得到理想的浆料，这表明这种时间间隔能够平衡颗粒尺寸和分散效果，有利于形成具有高效光电转换能力的薄膜。 SEM分析揭示了薄膜的形貌，多孔结构对于提高电池性能至关重要，因为它增加了染料的吸附位点和电解质的接触面积，从而提高了光吸收和电荷传输效率。UV光谱用于评估染料的吸附性能，而J-V曲线则直接反映了电池的光电转换效率和电流密度，这两项指标是衡量DSSC性能的核心参数。 该研究通过精细调控浆料制备工艺，成功提升了DSSC的光电性能。这些发现对于优化DSSC的制造工艺、降低成本以及提高商业化应用的可能性具有重要价值。未来的研究可能继续探索更多类型的添加剂和不同的研磨条件，以进一步优化TiO2纳米晶薄膜的性能，从而提高染料敏化太阳能电池的整体效率。