三维有序氧化钛中空球薄膜的制备及其光电性能

材料研究学报, 2015, 29(11): 835-842.

三维有序氧化钛中空球薄膜的制备及其光电性能

1.常州大学机械工程学院常州213164

2.常州大学材料科学与工程学院常州213164

3.常州大学材料科学与工程学院常州213164;苏州科技学院江苏省环境功能材料重点实验室苏州215009

4.苏州科技学院江苏省环境功能材料重点实验室苏州215009

基金项目: 国家自然科学基金项目51205032,江苏省自然科学基金项目BK2012158,苏州市应用基础研究计划项目SYG201316和江苏省环境功能材料重点实验室开放课题SJHG1302资助项目.Supported by National Natural Science Foundation of China No.51205032, the Natural Science Foundation of Jiangsu Province No.BK2012158, the Applied Basic Research Project of Suzhou City No.SYG201316, and the Key Laboratory for Environment Functional Materials of Jiangsu Province No.SJHG1302.

关键词：无机非金属材料 , 氧化钛 , 三维有序结构 , 胶体晶体模板 , 染料敏化太阳能电池

Synthesis and Photovoltaic Performance of Three-dimensional Ordered TiO2 Hollow Sphere Films

Keywords： inorganic non-metallic materials , TiO2 , three-dimensional ordered structure , colloidal crystal template , dye-sensitized solar cell

为了提高染料敏化太阳能电池(DSSC)的光电转化效率,以聚苯乙烯微球(290-300 nm)自组装形成的胶体晶体为牺牲模板制备了三维有序氧化钛中空球(3DOHS-TiO2)薄膜材料,考察了以P25-TiO2/3DOHS-TiO2双层膜为光阳极的电池的光电转化特性.扫描电镜结果表明:3DOHS-TiO2样品中的TiO2中空球呈紧密六方排列,其球心距为260-270 nm,壁厚为40-50 nm,相邻的TiO2中空球彼此之间通过孔洞相互连接;透射电镜结果表明:TiO2中空球体由尺寸约为10nm的锐钛矿相氧化钛颗粒组成,其壳壁上有由颗粒间堆积形成的介孔.光电性能测试结果表明:P25-TiO2/3DOHS-TiO2/DSSC的光电转化效率可达6.98％,明显优于常规的P25-TiO2/DSSC(4.32％),其原因是双层膜光阳极中的3DOHS-TiO2薄膜对太阳光散射和捕捉能力的增强.

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