染料敏化Zno太陽能電池的發(fā)展歷史與Zno光陽極的制備方法及特點(diǎn)

　　染料敏化Zno太陽電池的發(fā)展歷史使用znO作為電極材料的時(shí)間要遠(yuǎn)比Ti0，早： 1969年Gerischer等u叫就已研究了染料敏化半導(dǎo)體單晶znO電極；1976年M砒su咖ra等¨川報(bào)道了染料敏化Zn0電極的光電性質(zhì)；1980年還是Matsu砌ra 等¨2o采用多孔的znO作電極，在波長562nm處產(chǎn)生了2．5％的單色光轉(zhuǎn)換效率。但是在隨后的幾年里，有關(guān)znO電極的研究并沒有取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。直到染料敏化納米晶Ti02太陽電池取得了突破性進(jìn)展以后…，1994年Fitzmaurize等¨引采用釕的配合物c如_bis（thiocyanato）bis（2，2 7_bipyddyl．4，4． dicarboxylato），mthenium（Ⅱ）（簡稱為M）作為敏化劑，在波長520nm處獲得13％單色光轉(zhuǎn)換效率和 o．4％太陽能轉(zhuǎn)換效率；1997年Ha小ldt等¨41報(bào)道了單色光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到58％，總的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了2％的納米晶znO太陽電池，這一成果使得人們看到了znO成為高效染料敏化太陽電池材料的可能性。此后無論是對(duì)znO太陽電池的制備工藝及光電轉(zhuǎn)換效率，還是理論研究都取得了一定進(jìn)展。 Hotchandani等u糾對(duì)znO太陽電池中的染料對(duì)光的收集效率、電子注入效率和電子收集效率進(jìn)行了詳細(xì)的研究。Ha加1dt等¨6’“1對(duì)電池的工藝條件如染料敏化時(shí)間、染料的種類、光譜學(xué)特征、膜厚和光強(qiáng)的影響進(jìn)行了詳細(xì)的討論。2002年H啦ldt等¨副報(bào)道了迄今為止最高的znO太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率為5％，但是這一轉(zhuǎn)化效率是在低光強(qiáng)下（AM一 1．5，10mw／cm2）取得的。目前znO太陽電池在全太陽光（AM．1．5，100mw／cm2）下的最高光電轉(zhuǎn)換效率是4．1％，是由Fu油ara等¨引實(shí)現(xiàn)的。 2005年znO太陽電池的研究取得了較大的發(fā)展b，艫26］。其原因是由于ZnO太陽電池越來越受到人們的重視，同時(shí)得益于zn0制膜方法的多樣性。在這些電池中，由于引入直線電子傳輸理論，陣列 znO納米線、棒、片和柱太陽電池心’27尤其引人矚目。已有的研究結(jié)果表明：與納米粒子相比，半導(dǎo)體納米棒在電子傳輸中具有更優(yōu)越的性能舊引。電子在垂直于導(dǎo)電基底的單晶陣列結(jié)構(gòu)中傳輸具有極高的傳輸速率和最低損耗。在相同條件下，與znO納米粒子相比較，用ZnO納米線制備的光陽極具有更好的光電轉(zhuǎn)換效率幢“。單晶半導(dǎo)體納米線的引入，可以有效地降低納米粒子之間電子傳輸?shù)木Ы鐒?shì)壘和電子傳輸?shù)膿p耗，從而提高電荷傳輸能力，提高光電轉(zhuǎn)換的效率，它已成為染料敏化電池光陽極材料新的研究方向。 3 Zno光陽極的制備方法及特點(diǎn) 3．1手術(shù)刀法和絲網(wǎng)印刷技術(shù)這兩種技術(shù)是染料敏化納米晶Ti（），太陽電池中最常用的技術(shù)，同樣也適用于zn0太陽電池光陽極的制備。無論是這兩種方法中的哪一·種，都是將不同的鋅鹽在不同的胺溶液中水解制得無定型znO 膠體n3，“’2…，隨后進(jìn)行低溫老化處理，一般得到的是具有纖鋅礦晶型的znO納米粒子。水解法所得znO 納米粉體受到pH值，前驅(qū)體的類型、濃度、化學(xué)組成，反應(yīng)溫度等諸多參數(shù)的影響。手術(shù)刀涂膜技術(shù)：將制備好的zn0納米粉體加入到乙酰丙酮的水溶液之中，在研缽中研磨成粘膠體，邊磨邊加水稀釋，加入曲拉通（％ton x．100）作為表面活性劑，然后將膠體用玻璃棒在導(dǎo)電玻璃上鋪展均勻，二f燥后煅燒即可。絲網(wǎng)印刷技術(shù)：在高速攪拌下將znO納米粉體和作為粘合劑的縮甲基纖維素分散在d一松油醇中，得到分散均勻的膠體，利用絲網(wǎng)印刷機(jī)將上述的膠體涂敷在導(dǎo)電玻璃上，干燥燒結(jié)后即可獲得zno 光陽極。上述兩種方法制備的zno光陽極膜的平整度較好，受znO顆粒大小的影響，膜的比表面積較?。ǖ陀?0n∥m2），光電轉(zhuǎn)換效率不高，最高為 2．5％