本文通过对纳米TiO2多孔膜的制备和改性方法、电解质及对电极的研究,并组装电池,分析了DSSC各组成部分对电池光电性能的影响,获得具有较高光电转化效率的DSSC。本文通过TEM、SEM、电池光电性能等测试,讨论了溶胶凝胶法制备TiO2多孔膜过程中物料配比、PEG、干燥和烧结过程对膜表面形态和光电性能的影响。在低温条件下制备了锐钛矿TiO2晶体,并通过电泳沉积法,制得TiO2多孔膜,讨论电泳沉积时间、电流密度等条件对膜表面形态和光电性能的影响。提出了制备TiO2多孔膜的新方法:直接电泳沉积法,获得3.80%的光电转化效率,改变电泳沉积液中Ti的含量和存在形式,制得TiO2多孔膜,获得4.84%的光电转化效率,上述制备方法简单,获得表面和光电性能良好的TiO2多孔膜。讨论了粉体涂覆法制备TiO2多孔膜中PEG对膜表面形态和光电性能的影响,对该方法进行改进制得TiO2多孔膜,获得4.55%的光电转化效率。本论文对纳米TiO2多孔膜光阳极进行表面处理,通过TEM、SEM、EDS、EIS以及电池光电性能等测试,讨论酸碱处理,碳包覆以及金属元素掺杂对电池光电转化效率的影响。实验证明酸处理提高了短路电流和填充因子,使光电转化效率从4.44%提高到5.13%;与未掺杂的TiO2多孔膜作光阳极的DSSC相比,Mg、Ca、Zn、Sn、La元素的掺杂,提高了电池的光电转化效率。讨论了电解质中I3-/I-浓度和阳离子对于DSSC的光电性能的影响,电解质为0.1mol/L LiI,0.01 mol/L I2,乙腈与乙二醇的体积比为4:1时,电池的光电转化效率最高。以琼脂为凝胶剂的准固态电解质DSSC光电转化效率为1.21%。将镀Pt电极、Pt-Ru电极代替Pt片作为DSSC对电极,电池的光电转化效率分别为2.48%,1.48%。制备了新的碳材料-Pt电极,与Pt片作为对电极的DSSC相比,开路电压提高了24%,填充因子提高了15%,为制备低成本、高催化活性的对电极,提出了研究的新方法。
第一章 文献综述 9-27
    1.1 前言 9-10
    1.2 染料敏化太阳能电池的结构及工作原理 10-13
        1.2.1 结构 10-11
        1.2.2 工作原理 11-12
        1.2.3 评价参数 12-13
    1.3 二氧化钛纳米薄膜电极 13-18
        1.3.1 二氧化钛纳米薄膜性质 13-14
        1.3.2 二氧化钛纳米薄膜的制备 14-17
        1.3.3 二氧化钛纳米薄膜的低温制备 17
        1.3.4 二氧化钛纳米薄膜的改性 17-18
    1.4 染料敏化剂 18-21
        1.4.1 染料敏化剂的特点 18-19
        1.4.2 染料敏化剂的种类 19-21
    1.5 电解质 21-26
        1.5.1 有机溶剂液态电解质 21-22
        1.5.2 离子液体基电解质 22-23
        1.5.3 准固态电解质 23-24
        1.5.4 固态电解质 24-26
    1.6 本课题研究背景及意义 26-27
第二章 实验部分 27-38
    2.1 实验药品及原料 27-28
    2.2 实验仪器 28
    2.3 二氧化钛溶胶的制备 28-29
    2.4 低温条件二氧化钛粉体的制备 29
    2.5 二氧化钛多孔膜的制备 29-30
        2.5.1 导电玻璃清洗 29
        2.5.2 浸渍提拉法 29-30
        2.5.3 电泳沉积法 30
        2.5.4 粉体涂敷法 30
    2.6 二氧化钛多孔膜的表面修饰 30-31
        2.6.1 酸碱处理 30
        2.6.2 非金属（碳）掺杂实验 30-31
        2.6.3 金属掺杂实验 31
    2.7 电池组装 31-33
        2.7.1 敏化过程 31-32
        2.7.2 对电极制备工艺 32
        2.7.3 电解质 32-33
    2.8 材料的物化性能测试方法 33-35
        2.8.1 X射线衍射 33-34
        2.8.2 扫描电子显微镜 34
        2.8.3 能量色散显微分析 34
        2.8.4 透射电子显微镜 34-35
    2.9 电化学性能表征 35-38
        2.9.1 I–V曲线 35-36
        2.9.2 交流阻抗法 36-38
第三章 染料敏化太阳能电池二氧化钛多孔膜的制备 38-54
    3.1 溶胶凝胶法 38-42
        3.1.1 二氧化钛溶胶制备条件的研究 38-39
        3.1.2 干燥过程和烧结过程对膜表面形态的影响 39-40
        3.1.3 聚乙二醇对二氧化钛多孔膜的影响 40-42
    3.2 电泳沉积法 42-50
        3.2.1 二氧化钛粉体的低温制备 42-46
        3.2.2 电泳沉积法制备二氧化钛多孔膜 46-49
        3.2.3 直接电泳沉积法制备二氧化钛多孔膜 49-50
    3.3 粉体涂覆法 50-54
        3.3.1 聚乙二醇对膜的表面形态及光电性能的影响 51-52
        3.3.2 溶胶凝胶-粉体涂覆法 52-54
第四章 染料敏化太阳能电池二氧化钛多孔膜的表面处理 54-69
    4.1 酸碱处理 54-57
        4.1.1 酸碱处理对二氧化钛薄膜电极表面形态的影响 54-55
        4.1.2 酸碱处理对二氧化钛薄膜电极染料吸附量的影响 55-56
        4.1.3 酸碱处理对电池光电性能的影响 56-57
    4.2 非金属（碳）掺杂 57-62
        4.2.1 XRD测试结果分析 58-59
        4.2.2 TEM测试结果分析 59-60
        4.2.3 碳掺杂对电池光电性能的影响 60-62
    4.3 金属掺杂 62-69
        4.3.1 EDS测试结果分析 62-64
        4.3.2 金属掺杂对电池光电性能的影响 64-69
第五章 电解质对电池光电性能的影响 69-77
    5.1 电解液中I_3~-/I-氧化还原电对浓度对光电性能的影响 69-72
    5.2 电解液中阳离子对开路电压及短路电流的影响 72-73
    5.3 准固态电解质与液态电解质光电性能对比 73-77
        5.3.1 电解质的制备及相关性能 73-74
        5.3.2 电池光电性能测试结果分析 74-75
        5.3.3 交流阻抗测试结果分析 75-77
第六章 对电极对电池光电性能的影响 77-82
    6.1 对电极的制备 77
    6.2 不同对电极DSSC的光电性能 77-82
第七章 结论 82-84