热分解金属–有机框架-5制备染料敏化太阳能电池ZnO光阳极薄膜

发布时间：2021-09-19 12:42

　　在不同温度下热分解金属–有机框架-5（MOF-5）,制备不同平均粒径、不同结晶度的六方纤锌结构纳米ZnO,通过刮刀法将制备所得ZnO浆料制备成ZnO光阳极薄膜,并组装成染料敏化太阳能电池（DSSC）。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对合成的MOF-5、ZnO纳米粒和ZnO光阳极薄膜的物相和形貌进行表征,研究了ZnO纳米粒形貌和光阳极厚度对电池性能的影响。结果表明:MOF-5的煅烧温度越高,获得的ZnO纳米粒粒径越大,结晶度越高。ZnO纳米粒粒径越小,比表面积越大,制备的光阳极膜染料吸附量越大,DSSC的光电转换效率越高。然而,如果ZnO纳米粒粒径过小,结晶度太低,则会降低电池的光电转换效率。当ZnO纳米粒平均粒径为65.5 nm,制备所得的电池效率最高;通过优化光阳极膜厚度,可进一步提高电池效率,当厚度为48μm时电池效率最高,为3.86%。 

【文章来源】：硅酸盐学报. 2020,48(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同样品的XRD谱

图1 不同样品的XRD谱所有样品的晶粒形貌都比较均匀，粒径呈现依次增大的趋势(图3)。样品T450大多数晶粒呈现出无规则形状的球体，晶粒发生团聚融合，晶粒与晶粒间没有明显的晶界。样品T500少数小晶粒附着在大晶粒表面，晶粒与晶粒间具有明显的晶界。样品T550和样品T600晶粒的分散性较好，样品T600部分晶粒清晰地呈现出Zn O六方结构形貌。由此可见，随着温度的升高，晶粒的粒径增大，且结晶度提高。分别对样品T450、样品T500、样品T550以及样品T600晶粒进行统计，得到的粒径分布分别如图3b、图3d、图3f和图3h所示，粒径呈现Lorenz分布。样品T450、样品T500和样品T550相比样品T600粒径分布更集中，它们的平均粒径分别为56.2、65.5、72.2 nm和111.0 nm。通过SEM分析获得的Zn O纳米粒尺寸和结晶度的变化趋势与XRD和FT–IR分析结果一致。

所有样品的晶粒形貌都比较均匀，粒径呈现依次增大的趋势(图3)。样品T450大多数晶粒呈现出无规则形状的球体，晶粒发生团聚融合，晶粒与晶粒间没有明显的晶界。样品T500少数小晶粒附着在大晶粒表面，晶粒与晶粒间具有明显的晶界。样品T550和样品T600晶粒的分散性较好，样品T600部分晶粒清晰地呈现出Zn O六方结构形貌。由此可见，随着温度的升高，晶粒的粒径增大，且结晶度提高。分别对样品T450、样品T500、样品T550以及样品T600晶粒进行统计，得到的粒径分布分别如图3b、图3d、图3f和图3h所示，粒径呈现Lorenz分布。样品T450、样品T500和样品T550相比样品T600粒径分布更集中，它们的平均粒径分别为56.2、65.5、72.2 nm和111.0 nm。通过SEM分析获得的Zn O纳米粒尺寸和结晶度的变化趋势与XRD和FT–IR分析结果一致。图4为样品T450、样品T500、样品T550和样品T600的氮气Ⅳ型吸附–脱附等温曲线，这种类型的曲线表明所有样品中存在多孔的结构，在较大p/p0区出现滞后环表明发生毛细凝聚现象，同时也说明多孔结构是不规则的，是由粒子相互堆积而形成的。样品T450、样品T500、样品T550及样品T600的BET比表面积和孔体积数值列于表1，其中，由于样品T600的粒径最大，导致样品T600的比表面积和孔体积最小。

【参考文献】：
期刊论文
[1]一步法热分解制备染料敏化太阳能电池Pt对电极[J]. 李思倩,黄杰,谢剑,张军,叶葱,王浩.  材料研究学报. 2015(09)
[2]超声辐射沉淀法纳米ZnO的制备与表征[J]. 王文亮,李东升,候向阳,史振民,王继武,周彩华.  化学研究与应用. 2001(02)



本文编号：3401633