ZnO材料的制备及其在染料敏化电池上的应用研究.pdfVIP

38 第40卷，第 5期 安 徽 化 工 Vo1．40．No．5 2014年 10月 ANHUICHEMICAL INDUSTRY 0c_【2014 ZnO材料的制备及其在染料敏化 电池上的应用研究 夏 阳，孔 威 (武汉理工大学理学院，湖北武汉430070) 摘要：分别以不同质量的生物分子牛血清蛋白为模板剂，制备了不同大小粒径的ZnO半导体材料，并将其用作染料敏化太阳能电池的光 阳极材料。结果发现，大颗粒 (粒径为 600nm)的光 电效率为 0．473％，低于小颗粒 (粒径为 i00nm)的0．645％的光电效率。研究发现，粒 径大小对ZnO染料敏化电池的短路电流密度有较大的影响，粒径越大，短路电流密度越小。随着牛血清蛋白量的增加，ZnO纳米粒子的 粒径逐渐增大，短路电流密度依次减小。当牛血清蛋白加入量为0．05g时，ZnO基DSSC的光电转换效率最高。 关键词：ZnO；光电转换效率；染料敏化太阳能电池 doi：10．3969~．issn．1008-553X．2014．05．014 中图分类号 ：TM914 文献标识码：A 文章编号：1008—553x(2014)05—0038-04 1引言 剂制备ZnO，具体步骤为：称取一定量的Zn(NO，)：·6HO ZnO作为一种重要的半导体材料，早在 1969年就 溶解于蒸馏水中，在磁力搅拌下加入0．05gBSA样品， 已经被Gerischer应用到染料敏化太阳能电池光阳极材 搅拌混合均匀后 ，再加入配制好的CHN 溶液 ，在 料的研究中_Il。在这之后，Matsumura等人对 ZnO染料敏 95~C水浴条件下搅拌4h。自然冷却后离心，分别用乙醇 化太阳能电池阳极材料做了大量研究，取得 了一定的成 和蒸馏水洗涤，放入鼓风干燥箱于60~(2干燥，得到粉体 果。1980年他们研发出多孔ZnO阳极材料，在单色光下 后在 500~C高温煅烧4h，样品备用，标号为 1。 测得光电转换效率为2．5％121。2002年在低光强的条件下 (2)制备方法同步骤 (1)，其它条件不变，只是将加 (AM—1．5，10mM·cm-z)，Ha ldt制备的ZnO太阳能电池 入BSA的量改为0．10g、0．30g和0．50g，依次标号为2、 光电转换效率首次突破了5％131。 3和4号样 。 虽然 目前 ZnO太阳能电池的光电转换效率仍低于 2．2电池的组装 TiO太阳能电池，但相比于TiO，ZnO具有较高的电子 N719染料溶液的配制：准确称取 N719染料 59mg 迁移率 ，更有利于减少电子在薄膜中的传输时间，降低 溶解于 100mL无水乙醇中，室温条件下超声波搅拌 2h 光生电子复合几率，提高光电转换效率 ；同时，由于ZnO 得到红色的N719染料溶液，保存于棕色试剂瓶中备用。 晶体制备工艺简单，原材料价格更低，可以进一步降低 FrO导电玻璃的清洗 ：将导电玻璃 (FTO，1×2 染料敏化太阳能电池的生产成本 ，有利于其产业化。对 em 之 ， 武汉格奥科技仪器有限公司)静置于乙醇溶液中， 纳米ZnO粒子进行可控组装及功能调控 ，以制备高转 超声波搅拌0．5h后取出，再置于丙酮溶液中超声波搅 化效率的光阳极材料，对于染料敏化太阳能电池的研究 拌0．5h。取出后保持导电玻璃导电面向上，于四周贴上 有着十分重要的意义 。 透明四高隐形胶带，使导电玻璃固定在水平桌面上，形 本文以六水合硝酸锌和六次甲基四胺为原料，以生 成0．5cmX0．5cm的凹槽，备用。 物蛋 白BSA(牛血清蛋 白)为模板剂，采用水溶液化学法 称取O．15g样品，滴加适量的聚乙二醇400和曲拉 制备Z