DOI:10.1007/s11581-020-03620-7
纳米结构的三层TiO2光电阳极由夹在两个TiO2纳米颗粒(NP)层之间的稻谷形(RG)电纺TiO2组成,该材料已成功用于提高含三种不同电解质的染料敏化太阳能电池(DSSCs)的效率。制备了液体、凝胶和固体三种不同类型的电解质,并评估了它们的太阳能电池性能,以确定由于三层TiO2光电阳极引起的效率提高,与电解质类型无关。将具有这种新型光电阳极的DSSCs的太阳能电池参数与使用常规TiO2纳米粒子(NP)单层光电阳极制备的DSSCs进行了比较。使用的电解质是(a)市售的Solaronix Iodolyte Z-50液体电解质(LE);(b)由PEO、EC、PC、KI、Pr4NI和I2组成的凝胶电解质(GE);(c)由PAN、EC、PC、LiI、Pr4NI、BMII和I2组成的固体电解质(SE)。无论电解质介质的类型如何,采用NP/RG/NP复合电极可大大提高太阳能电池的效率。对于含凝胶聚合物电解质(GE)和固体聚合物电解质(SE)的电池,效率分别提高了26.9%和21.5%,而基于液体电解质的电池效率提高了19.4%。短路光电流密度值由于复合TiO2光电阳极而显示出类似的增强。研究结果表明,由于TiO2三层中的散射事件改善了光吸收,三层光电阳极结构显著提高了效率和光电流。
图1.烧结稻谷状TiO2纳米结构的SEM照片
图2.不同电解质组成的FTO/TiO2/染料/电解质/Pt/FTO结构太阳能电池的光电流-光电压(I-V)特性曲线。a)液体电解质(LE),b)凝胶聚合物电解质(GE),c)固体聚合物电解质(SE)
图3.从TiO2光电阳极解吸后染料水溶液(Solaronix)的吸收
图4.用三种不同的电解质介质制备的FTO/TiO2/染料/电解质/Pt/FTO结构的DSSCs的奈奎斯特图。a)液体电解质(LE),b)凝胶聚合物电解质(GE),c)固体聚合物电解质(SE)
图5.由三种不同电解质类型的NP电极和NP/RG/NP复合电极制成的DSSCs的阻抗数据,以相位角与频率的关系曲线绘制(波德图)。a)液体电解质(LE),b)凝胶聚合物电解质(GE),c)固体聚合物电解质(SE)
图6.基于NP电极和含凝胶聚合物电解质(GE)的NP/RG/NP复合电极的DSSCs的IPCE光谱