Y2O3/TiO2 "核-壳"结构在染料敏化太阳电池中的应用

李文欣 ,  胡林华 ,  戴松元

引用本文: 李文欣, 胡林华, 戴松元. Y2O3/TiO2 "核-壳"结构在染料敏化太阳电池中的应用[J]. 物理化学学报, 2011, 27(10): 2367-2372. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111011 shu
Citation:  LI Wen-Xin, HU Lin-Hua, DAI Song-Yuan. Core-Shell Structure of Y2O3/TiO2 for Use in Dye Sensitized Solar Cells[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(10): 2367-2372. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111011 shu

Y2O3/TiO2 "核-壳"结构在染料敏化太阳电池中的应用

  • 基金项目:

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2011CBA00700) (973) (2011CBA00700)

    国家高技术研究发展计划项目(863) (2009AA050603, 2011AA050527) (863) (2009AA050603, 2011AA050527)

    中国科学院知识创新工程重要方向项目(KGCX2-YW-326)资助 (KGCX2-YW-326)

摘要: 在纳米TiO2多孔薄膜表面包覆超薄绝缘体, 形成"核-壳"结构的势垒层, 是目前染料敏化太阳电池(DSC)光阳极改性的研究热点之一. 本文选取氧化钇(Y2O3)作为包覆层材料, 采用浸渍法对纳米TiO2多孔薄膜进行修饰, 研究Y2O3包覆处理对TiO2薄膜微观结构及能带结构的影响; 将浸渍法制备得到的Y2O3/TiO2 "核-壳"结构光阳极应用于DSC中, 研究了包覆层对电子传输复合以及DSC光电转换性能的影响. 结果表明, Y2O3包覆处理后, 薄膜的平带电势负移, 且电子复合得到有效抑制, 电子寿命增大, 电池的开路电压明显提高. 研究表明, 适量引入Y2O3可以达到改善电池性能的目的.

English

    1. [1]

      (1) Grätzel, M. Accounts Chem. Res. 2009, 42, 1788.  (1) Grätzel, M. Accounts Chem. Res. 2009, 42, 1788.  

    2. [2]

      (2) Hagfeldt, A.; Lindquist, S. E.; Grätzel, M. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1994, 32, 245.  (2) Hagfeldt, A.; Lindquist, S. E.; Grätzel, M. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1994, 32, 245.  

    3. [3]

      (3) Frank, A. J.; Kopidakis, N.; van de Lagemaat, J. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1165.  (3) Frank, A. J.; Kopidakis, N.; van de Lagemaat, J. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1165.  

    4. [4]

      (4) Huang, S. Y.; Schlichthörl, G.; Nozik, A. J.; Gr?tzel, M.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2576.  (4) Huang, S. Y.; Schlichthörl, G.; Nozik, A. J.; Gr?tzel, M.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2576.  

    5. [5]

      (5) Ma, B. B.; Gao, R.;Wang, L. D.; Zhu, Y. F.; Shi, Y. T.; Geng, Y.; Dong, H. P.; Qiu, Y. Science China 2010, 53, 1669.  (5) Ma, B. B.; Gao, R.;Wang, L. D.; Zhu, Y. F.; Shi, Y. T.; Geng, Y.; Dong, H. P.; Qiu, Y. Science China 2010, 53, 1669.  

    6. [6]

      (6) Yang, S. M.; Li. F. Y.; Huang, C. H. Science China Series B 2003, 33, 59.(6) Yang, S. M.; Li. F. Y.; Huang, C. H. Science China Series B 2003, 33, 59.

    7. [7]

      [杨术明, 李富友, 黄春辉. 中国科学B辑, 2003, 33, 59.][杨术明, 李富友, 黄春辉. 中国科学B辑, 2003, 33, 59.]

    8. [8]

      (7) Sheng, J.; Hu, L. H.; Xu, S. Y.; Liu,W. Q.; Mo, L. E.; Tian, H. J.; Dai, S. Y. J. Mater. Chem. 2011, 21, 5457.  (7) Sheng, J.; Hu, L. H.; Xu, S. Y.; Liu,W. Q.; Mo, L. E.; Tian, H. J.; Dai, S. Y. J. Mater. Chem. 2011, 21, 5457.  

    9. [9]

      (8) Li, J.; Kong, F. T.;Wu, G. H.; Zhang, C. N.; Dai, S. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 881.(8) Li, J.; Kong, F. T.;Wu, G. H.; Zhang, C. N.; Dai, S. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 881.

    10. [10]

      [李洁, 孔凡太, 武国华, 张昌能, 戴松元. 物理化学学报, 2011, 27, 881.][李洁, 孔凡太, 武国华, 张昌能, 戴松元. 物理化学学报, 2011, 27, 881.]

    11. [11]

      (9) Shi, C.W.; Ge, Q.; Li, B.; Tao, L.; Liu, Q. A. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 2327.(9) Shi, C.W.; Ge, Q.; Li, B.; Tao, L.; Liu, Q. A. Acta Phys. -Chim. Sin. 2008, 24, 2327.

    12. [12]

      [史成武, 葛茜, 李兵, 桃李, 刘清安. 物理化学学报, 2008, 24, 2327.][史成武, 葛茜, 李兵, 桃李, 刘清安. 物理化学学报, 2008, 24, 2327.]

    13. [13]

      (10) Kay, A.; Grätzel, M. Chem. Mater. 2002, 14, 2930.  (10) Kay, A.; Grätzel, M. Chem. Mater. 2002, 14, 2930.  

    14. [14]

      (11) Zaban, A.; Chen, S. G.; Chappel, S.; Gregg, B. A. Chem. Commun. 2000, No. 22, 2231.(11) Zaban, A.; Chen, S. G.; Chappel, S.; Gregg, B. A. Chem. Commun. 2000, No. 22, 2231.

    15. [15]

      (12) Diamant, Y.; Chappel, S.; Chen, S. G.; Melamed, O.; Zaban, A. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1271.  (12) Diamant, Y.; Chappel, S.; Chen, S. G.; Melamed, O.; Zaban, A. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1271.  

    16. [16]

      (13) Menzies, D. B.; Dai, Q.; Bourgeois, L.; Caruso, R. A.; Cheng, Y. B.; Simon, G. P.; Spiccia, L. Nanotechnology 2007, 18, 125608.  (13) Menzies, D. B.; Dai, Q.; Bourgeois, L.; Caruso, R. A.; Cheng, Y. B.; Simon, G. P.; Spiccia, L. Nanotechnology 2007, 18, 125608.  

    17. [17]

      (14) Jin, L. L.; Jiang, Z. J.; Zhang, J.;Wang, S.W. J. Chin. Ceram. Soc. 2010, 38, 521.(14) Jin, L. L.; Jiang, Z. J.; Zhang, J.;Wang, S.W. J. Chin. Ceram. Soc. 2010, 38, 521.

    18. [18]

      [靳玲玲, 蒋志君, 章健, 王士维. 硅酸盐学报, 2010, 38, 521.][靳玲玲, 蒋志君, 章健, 王士维. 硅酸盐学报, 2010, 38, 521.]

    19. [19]

      (15) Weng, G. Q.; Sun, J.W.; Zhang, C. X. Rare Metals and Cemented Carbides 2005, 33, 51.(15) Weng, G. Q.; Sun, J.W.; Zhang, C. X. Rare Metals and Cemented Carbides 2005, 33, 51.

    20. [20]

      [翁国庆, 孙晋伟, 张长鑫. 稀有金属与硬质合金, 2005, 33, 51.][翁国庆, 孙晋伟, 张长鑫. 稀有金属与硬质合金, 2005, 33, 51.]

    21. [21]

      (16) Zeng, D. M. Preparation and Characterization of Luminescence Film Material of Oxide. Ph. D. Dissertation, Central South University, Hunan, 2006.(16) Zeng, D. M. Preparation and Characterization of Luminescence Film Material of Oxide. Ph. D. Dissertation, Central South University, Hunan, 2006.

    22. [22]

      [曾冬铭. 氧化物发光薄膜材料的制备及表征[曾冬铭. 氧化物发光薄膜材料的制备及表征

    23. [D]. 湖南: 中南大学, 2006.][D]. 湖南: 中南大学, 2006.]

    24. [24]

      (17) Alarcón, H.; Boschloo, G.; Mendoza, P.; Solis, J. L.; Hagfeldt, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18483.  (17) Alarcón, H.; Boschloo, G.; Mendoza, P.; Solis, J. L.; Hagfeldt, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 18483.  

    25. [25]

      (18) Zhuang, D. T.; Lin, H.; Li, X.; Li, J. B. J. Chin. Ceram. Soc. 2010, 38, 1848.(18) Zhuang, D. T.; Lin, H.; Li, X.; Li, J. B. J. Chin. Ceram. Soc. 2010, 38, 1848.

    26. [26]

      [庄东填, 林红, 李鑫, 李建保. 硅酸盐学报, 2010, 38, 1848.][庄东填, 林红, 李鑫, 李建保. 硅酸盐学报, 2010, 38, 1848.]

    27. [27]

      (19) Zeng, L. Y.; Dai, S. Y.;Wang, K. J.; Kong, F. T.; Hu, L. H. Acta Energiae Sol. Sin. 2005, 26, 489.(19) Zeng, L. Y.; Dai, S. Y.;Wang, K. J.; Kong, F. T.; Hu, L. H. Acta Energiae Sol. Sin. 2005, 26, 489.

    28. [28]

      [曾隆月, 戴松元, 王孔嘉, 孔凡太, 胡林华. 太阳能学报, 2005, 26, 489.][曾隆月, 戴松元, 王孔嘉, 孔凡太, 胡林华. 太阳能学报, 2005, 26, 489.]

    29. [29]

      (20) Dai, J.; Hu, L. H.; Liu,W. Q.; Dai, S. Y. Acta Phys. Sin. 2008, 57, 5310.(20) Dai, J.; Hu, L. H.; Liu,W. Q.; Dai, S. Y. Acta Phys. Sin. 2008, 57, 5310.

    30. [30]

      [戴俊, 胡林华, 刘伟庆, 戴松元. 物理学报, 2008, 57, 5310.][戴俊, 胡林华, 刘伟庆, 戴松元. 物理学报, 2008, 57, 5310.]

    31. [31]

      (21) Redmond, G.; Fitzmaurice, D. J. Phys. Chem. 1993, 97, 1426.  (21) Redmond, G.; Fitzmaurice, D. J. Phys. Chem. 1993, 97, 1426.  

    32. [32]

      (22) Rothenberger, G.; Fitzmaurice, D.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1992, 96, 5983.(22) Rothenberger, G.; Fitzmaurice, D.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1992, 96, 5983.

    33. [33]

      (23) Enright, B.; Redmond, G.; Fitzmaurice, D. J. Phys. Chem. 1994, 98, 6195.  (23) Enright, B.; Redmond, G.; Fitzmaurice, D. J. Phys. Chem. 1994, 98, 6195.  

    34. [34]

      (24) Wang, Q.; Ito, S.; Grätzel, M.; Fabregat-Santia , F.; Mora-Seró, I.; Bisquert, J.; Bessho, T.; Imai, H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25210.  (24) Wang, Q.; Ito, S.; Grätzel, M.; Fabregat-Santia , F.; Mora-Seró, I.; Bisquert, J.; Bessho, T.; Imai, H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25210.  

    35. [35]

      (25) Dai, S. Y. Study on Dye-sensitized Nanocrystalline TiO2 Solar Cells. Ph. D. Dissertation, Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei, 2001.(25) Dai, S. Y. Study on Dye-sensitized Nanocrystalline TiO2 Solar Cells. Ph. D. Dissertation, Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei, 2001.

    36. [36]

      [戴松元. 染料敏化纳米薄膜太阳电池的研究[戴松元. 染料敏化纳米薄膜太阳电池的研究

    37. [D]. 合肥: 中国科学院等离子体物理研究所, 2001.][D]. 合肥: 中国科学院等离子体物理研究所, 2001.]

    38. [38]

      (26) Palomares, E.; Clifford, J. N.; Haque, S. A.; Lutz, T.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 475.  (26) Palomares, E.; Clifford, J. N.; Haque, S. A.; Lutz, T.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 475.  

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1022
  • 文章访问数:  3011
  • HTML全文浏览量:  71
文章相关
  • 发布日期:  2011-09-27
  • 收稿日期:  2011-07-04
  • 网络出版日期:  2011-08-17
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章