纳米结构三层TiO2光电阳极可提高染料敏化太阳能电池效率

　　Ionics：纳米结构三层TiO2光电阳极可提高染料敏化太阳能电池效率
　　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
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