基于铝离子掺杂二氧化钛薄膜的染料敏化太阳能电池的光电性能

采用水热法制备出Al3＋掺杂二氧化钛薄膜,通过玻璃棒涂于导电玻璃上,在450°C的温度下烧结并将其用N3染料敏化制成染料敏化太阳能电池（DSSCs）.通过X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及DSSCs测试系统对其进行了测试表征,研究了Al3＋掺杂对TiO2晶型及染料敏化太阳能电池的光电性能影响.XPS数据显示Al3＋成功掺杂到了TiO2晶格内,由于Al3＋的存在,对半导体内电子和空穴的捕获及阻止电子/空穴对的复合发挥重要作用.莫特-肖特基曲线显示掺杂Al3＋后二氧化钛平带电位发生正移,并导致电子从染料注入到TiO2的驱动力提高.DSSCs系统测试结果表明,Al...

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Published in物理化学学报 Vol. 28; no. 3; pp. 591 - 595
Main Author 刘秋平 黄慧娟 周洋 段彦栋 孙庆文 林原
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京100044 2012
江西理工大学软件学院,南昌330013
中国科学院化学研究所光化学重点实验室,北京分子科学国家实验室,北京100190%九江职业技术学院,江西九江,332000%北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京,100044%中国科学院化学研究所光化学重点实验室,北京分子科学国家实验室,北京100190
Subjects
X射线光电子能谱
二氧化钛
光电性能
平带电位
水热法
铝掺杂薄膜
Hydrothermal method
平带电位
Al-doped film
Flat band potential
二氧化钛
光电性能
铝掺杂薄膜
水热法
Photovoltaic performance
Titanium dioxide
X-ray photoelectron spectroscopy
X射线光电子能谱
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ISSN1000-6818
DOI10.3866/PKU.WHXB201112161

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Summary:采用水热法制备出Al3＋掺杂二氧化钛薄膜,通过玻璃棒涂于导电玻璃上,在450°C的温度下烧结并将其用N3染料敏化制成染料敏化太阳能电池（DSSCs）.通过X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）及DSSCs测试系统对其进行了测试表征,研究了Al3＋掺杂对TiO2晶型及染料敏化太阳能电池的光电性能影响.XPS数据显示Al3＋成功掺杂到了TiO2晶格内,由于Al3＋的存在,对半导体内电子和空穴的捕获及阻止电子/空穴对的复合发挥重要作用.莫特-肖特基曲线显示掺杂Al3＋后二氧化钛平带电位发生正移,并导致电子从染料注入到TiO2的驱动力提高.DSSCs系统测试结果表明,Al3＋掺杂的TiO2薄膜光电效率达到6.48%,相对于无掺杂的纯二氧化钛薄膜光电效率（5.58%）,其光电效率提高了16.1%,短路光电流密度从16.5mA·cm-2提高到18.2mA·cm-2.
Bibliography:11-1892/06
Al-doped TiO 2 thin films were synthesized by the hydrothermal method.To prepare a working electrode,a TiO 2 or AlTiO 2 slurry was coated onto a fluorine-doped tin oxide glass substrate by the doctor blade method and the coated substrate was sintered at 450°C.TiO 2 and Al-doped TiO 2 films were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）,X-ray diffraction（XRD）,scanning electron microscopy（SEM）,and tested by the dye-sensitized solar cell（DSSCs）system.The influences of Al-doping on TiO 2 crystal form and the photovoltaic performance of DSSCs were investigated.X-ray photoelectron spectroscopy（XPS）data indicate that the doped Al ions exist in the form of Al 3＋ ,and these ions play a role as e - or h ＋ traps and reduce the e - /h ＋ pair recombination rate.The corresponding Mott-Schottky plot indicates that the Al-doped TiO 2 photoanode shifts the flat band potential positively.The positive shift of the flat band potential improves the driving force of injected electrons from the LUMO of the dy
ISSN:1000-6818
DOI:10.3866/PKU.WHXB201112161