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退火处理对TiO_2单晶纳米棒阵列的结构及染料敏化太阳能电池性能研究

强颖怀  
【摘要】:通过水热法在透明导电SnO2:F衬底上一步合成出高度有序的TiO2单晶纳米棒阵列,并以这种结构作为光阳极制备出染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cell,简称DSSC)。改变退火时间从2min到30min,研究时间改变对纳米棒阵列的结构、形貌以及太阳光—电转化效率的影响。研究结果发现,尽管退火后纳米棒的结构、形貌以及光学性质未发生明显变化,然而DSSC转化效率却显著增大。当退火时间为7min时,光电转化效率达到最大值,即5.05%。相对于采用未退火的阵列组装的DSSC,光电转化效率发生了高达300%的增加。引起光电转化效率增加的因素主要归结为:TiO2纳米棒阵列与衬底之间结合力增强导致的电子传输速率增加,以及表面态缺陷的抑制或钝化造成的电子复合几率降低。本文将具体结合SEM、TEM、I-V曲线等一系列表征方法对实验现象进行讨论。

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