聚苯乙烯和聚乙二醇对TiO2薄膜微观结构及DSSC性能的影响

第35卷第5期化工新型材料Vol. 35 No. 52007年5月NEW CHEMICAL MATERIALS.●17新材料与新技术聚苯乙烯和聚乙二醇对TiO2薄膜微观结构及DSSC性能的影响韩鹏杨宏训吴季怀"姜奇伟李品将(华侨大学物理化学研究所,泉州362021)摘要用水热法制备了多孔TiO2光电薄膜;分析了聚苯乙烯和聚乙二醇对纳米TiO2晶体薄膜徽观结构的影响;用萦外可见-近红外分光光度计和场发射扫描电镜对纳米TiOr薄膜进行了表征;并对组装的染料敏化太阳能电池进行了光电性能测试,发现用聚苯乙烯处理后的TiO2薄膜提高了染料敏化太阳能电池(DSSC)的开路电压、短路电流密度、填充因子和光电转换效率。关键词染料敏化太阳能电池， 纳米Ti02薄膜,聚苯乙烯，聚乙二醇Effects of PS and PEG on microstructure of TiO2 thin filmand performance of dye-sensitized solar cellsHan Peng Yang Hongxun Wu Jihuai Jiang Qiwei Li Pinjiang(Physics- Chemistry Institute, Huaqiao University,Quanzhou 362021)Abstract We fabricated polyporous TiO2 photoelectricity thin film by using hydrothermal methods, analysed theeffects of polystyrene(PS) and polyethylene glycol(PEG) on the microstructure of nanocrystaline TiO2 thin films. TiO2particles and thin films were characterized with UV-Vis absorbance spectroscopy and FE SEM, The photoelectrochermicalproperties of the thin films and the performances of dye-sensitized solar cells were measured by photocurrent density andphotocurrent-voltage curves. We found that the thin film utilized PS treatment can improving open circuit photovoltage,short circuit photocurrent density, fill factor and energy conversion eficiency.Key words dye -sensitized solar cell, nanometer TiO2 thin fim, polystyrene, polyethylene glycol20世纪90年代发展起来的染料敏化太阳能电池(DSSC)陇化工厂;氢氧化钠(AR),广东西陇化工厂;钛酸正丁酯与传统的硅太阳能电池相比,具有廉价、高效、制作工艺要求(AR),. 上海国药集团化学试剂有限公司;透明导电玻璃(SmOr低、寿命长的优点,迅速成为研究的热点和重点口一0。在膜,80/cm2),北京建筑材料研究院;联吡啶钌化合物[cis-RuDSSC中,多孔TiO2薄膜是连接染料和导电玻璃的中间桥梁,(NCS)2(dcbpy)x 简称N.],瑞士Solarmix公司。起到固定染料、接受染料中的光生电子并传递到导电玻璃表仪器设备:超声波清洗器,上海科导超声仪器有限公司; .面的作用,要尽可能有效的和敏化剂结合,使电子空穴对发生磁力搅拌器(RCT basic), 德国IKA公司场发射扫描电镜分离,快速的输运光生电子[0.0。研究表明, TiOr膜的晶型、(LE01530)、紫外可见近红外分光光度计(Shimadzu UV-比表面积、粒子大小、膜厚度、膜的表面形貌等是影响电池光3100型),日本岛津公司;100W氙灯(XQ-500W),上海电光器电转换效率的重要因素[7间。近年来报道的有关以聚苯乙烯件有限公司;自己组装的太阳能电池测试仪等。(PS)自组装胶体晶体作为模板,来制备有序的TIOr薄膜,取1.2 PS 微球悬浮液的制备得了较高的开路电压凹。本研究探讨了PS 和聚乙二醇量取200mL二次去离子水加入到500mL四颈圆底烧瓶(PEG)对纳米TiO2薄膜微观结构和染料敏化太阳能电池光中,水浴加热至70C,在N2保护下,加人20mL苯乙烯单体电性能,据所知此方面相关的文章尚不多见。(用0.1%的NaOH溶液除去阻聚剂)和引发剂过硫酸铵溶液,在强列搅拌下(500r/min).持续反应24h,得到PS悬浮1实验部分液中国煤化工斗过滤，以除去较大的1.1 主要试剂和仪器微YHCNMHG试剂:苯乙烯,广东西陇化工厂;过硫酸铵(AR),广东西基金项目:国家自然科学基金资助项目(No. :50372022,No. : 50572030);福建省自然科学基金资助项目(No. : E0210023,No. : E0110026)作者简介:韩鹏(1982 -),男,硕士,从事功能材料研究。18●化工新型材料第35卷1.3染料敏化 TiO2薄膜的制备和电池的组装将15mL钛酸正丁酯逐滴加人到150mlL, pH=1的硝酸水溶液中并在80C的条件下不断搅拌,直至形成半透明的溶胶;然后加入到高压釜中，在200C下水热12h10].将生成的TiO2浆体分为两部分:一部分加入适量的PS悬浮液和乳化剂,磁力搅拌浓缩到-定黏度，用刮涂法进行涂膜,标记为TiOurs ;另一部分加入适量的PEG(Mw= 2000)和乳化剂，然后磁力搅拌浓缩到一定的黏度，用刮涂法涂膜，标记为TiO