基于锡化合物纳米复合材料染料敏化太阳能电池性能研究-物理化学专业论文.docx

摘要 摘要 万方数据 万方数据 摘要 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 0.62 V，短路 电流密度为 6.06 mA·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 0.59 V，短路电流密度为 7.37 mA·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 0.58 V，短路电流密度为 6.97 mA·cm-2，其光电转化效率达到了 2.48%。 关键词：染料敏化太阳能电池 二氧化锡 锡酸钡 锡酸锶 纳米复合材料 I 华侨大学硕士学位论文 华侨大学硕士学位论文 Abstract Dye-sensitized solar cell is considered to be new type of the most promising photovoltaic cell for its low cost, simple preparation, friendly to environment and high photoelectric conversion efficiency. Until now, to develop and optimize new photo-anode materials is still an important research direction. Binary semiconductor SnO2 and ternary alkaline earth metal stannates have shown excellent performance in dye-sensitized solar cell as photo-anode materials. But there are still many problems and shortcomings in their application. Therefore, the study on performance of dye-sensitized solar cells based on tin compounds nano-composites is very important. In this paper, three groups of tin compounds nano-composites are synthesized via hydrothermal-calcination and hydrothermal-precipitation-calcination methods by using simple reactants. And they are used as novel type of photo-anode materials in dye-sensitized solar cells. The s