采用水熱法在F-SnO2（FTO）導(dǎo)電玻璃上制備了一維TiO2納米棒陣列,將一種兩親有機(jī)三苯胺染料M分子吸附在其表面,進(jìn)而旋涂有機(jī)聚合物聚3-己基噻吩P3HT,構(gòu)建結(jié)構(gòu)為FTO/TiO2/M/P3HT/PEDOT:PSS/Au的雜化太陽(yáng)電池.瞬態(tài)光電流譜反映在雜化電極中存在pn異質(zhì)結(jié).接觸角測(cè)試表明TiO2表面吸附有機(jī)M分子后,親水性表面轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷员砻?利于與聚合物P3HT的進(jìn)一步接觸;穩(wěn)態(tài)熒光發(fā)射光譜表明經(jīng)修飾的雜化電極的熒光發(fā)射強(qiáng)度降低,由熒光衰減曲線擬合得到的熒光壽命降低,說(shuō)明在TiO2與P3HT之間存在有效的電荷轉(zhuǎn)移,電荷復(fù)合被抑制.電化學(xué)阻抗分析表明界面修飾后電子復(fù)合電阻和電子壽命增大.電池的特性參數(shù)均比界面修飾前有所提高,光電轉(zhuǎn)換效率為1.61%.另外,對(duì)該電池的工作機(jī)理、電荷傳輸過(guò)程進(jìn)行了初步探討. 

【文章來(lái)源】：化學(xué)學(xué)報(bào). 2014年12期 第1245-1250頁(yè) 北大核心

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雜化太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)示意圖

用于雜化太陽(yáng)電池,應(yīng)該會(huì)起到改善兩相材料界面接觸的作用.本文即是將一種有機(jī)三苯胺染料分子2-(5-(4-(diphenyl-amino)benzylidene)-4-oxo-2-thioxothiazolidin-3-yl)aceticacid(簡(jiǎn)寫(xiě)為M)引入TiO2納米棒/P3HT(聚3-己基噻吩)雜化太陽(yáng)電池體系(電池結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1),通過(guò)其對(duì)異質(zhì)結(jié)界面的修飾,來(lái)改善有機(jī)、無(wú)機(jī)材料的接觸性能,影響電荷產(chǎn)生、傳輸?shù)冗^(guò)程,進(jìn)而來(lái)改進(jìn)太陽(yáng)電池的性能.圖1雜化太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)示意圖Figure1Illustrationofthehybridsolarcelldevicearchitecture2結(jié)果與討論2.1TiO2納米棒電極的表征圖2是制備的TiO2納米棒陣列的SEM圖像.可以看出,在FTO導(dǎo)電玻璃上均勻整齊地生長(zhǎng)了一層TiO2納米棒.將局部放大后(圖2b),發(fā)現(xiàn)納米棒頂端呈四方形,不圓潤(rùn);棒與棒之間存在的間隙可以為后續(xù)聚合物的滲透提供空間.樣品截面圖顯示納米棒的長(zhǎng)度約為2.5μm(圖2c).圖2水熱法制備的TiO2納米棒陣列的SEM圖像(a、b俯視圖;c側(cè)視圖)Figure2Top-view(a,b)andcross-sectionalview(c)SEMimagesofTiO2nanorodarraybyhydrothermalmethod圖3是TiO2納米棒電極的XRD圖.除了FTO基底產(chǎn)生的衍射峰外,其余衍射峰位與金紅石型TiO2相一致(PDFNo.21–1276).36.2°和62.9°的衍射峰分別歸屬于TiO2的(101)和(002)晶面,(002)衍射峰的強(qiáng)度大且尖銳,說(shuō)明TiO2結(jié)晶良好并且是沿著c軸方向定向生長(zhǎng)的[16].圖3TiO2納米棒陣列的XRD譜圖(■表示SnO2衍射峰)Figure3XRDofTiO2nanorodarray(■referstodiffractionpeaksofSnO2)2.2瞬態(tài)光電流譜圖4為T(mén)iO2、TiO2/M和TiO2/M/P3HT電極在不同波長(zhǎng)光照射下所得到的瞬態(tài)光電流譜圖.由圖4a可知,在0.2V電壓下,TiO2電極在330～430nm的光照范圍內(nèi)產(chǎn)生

笮?酆銜?的滲透提供空間.樣品截面圖顯示納米棒的長(zhǎng)度約為2.5μm(圖2c).圖2水熱法制備的TiO2納米棒陣列的SEM圖像(a、b俯視圖;c側(cè)視圖)Figure2Top-view(a,b)andcross-sectionalview(c)SEMimagesofTiO2nanorodarraybyhydrothermalmethod圖3是TiO2納米棒電極的XRD圖.除了FTO基底產(chǎn)生的衍射峰外,其余衍射峰位與金紅石型TiO2相一致(PDFNo.21–1276).36.2°和62.9°的衍射峰分別歸屬于TiO2的(101)和(002)晶面,(002)衍射峰的強(qiáng)度大且尖銳,說(shuō)明TiO2結(jié)晶良好并且是沿著c軸方向定向生長(zhǎng)的[16].圖3TiO2納米棒陣列的XRD譜圖(■表示SnO2衍射峰)Figure3XRDofTiO2nanorodarray(■referstodiffractionpeaksofSnO2)2.2瞬態(tài)光電流譜圖4為T(mén)iO2、TiO2/M和TiO2/M/P3HT電極在不同波長(zhǎng)光照射下所得到的瞬態(tài)光電流譜圖.由圖4a可知,在0.2V電壓下,TiO2電極在330～430nm的光照范圍內(nèi)產(chǎn)生陽(yáng)極光電流,并且390nm處的電流數(shù)值最大,說(shuō)明TiO2為n型半導(dǎo)體.吸附M分子后(圖4b),TiO2/M電極在0.2V電壓下同樣產(chǎn)生陽(yáng)極光電流,說(shuō)明有機(jī)M分子也具有n型半導(dǎo)體的性質(zhì);并且光響應(yīng)范圍拓寬至600nm左右.對(duì)于雜化膜電極(圖4c),在－0.2V電壓下測(cè)試其光電流,整體上可以分成兩部分:330～410nm產(chǎn)生陽(yáng)極光電流,對(duì)應(yīng)于TiO2的光響應(yīng);420～650nm出現(xiàn)明顯的陰極光電流,是有機(jī)M分子和聚合物P3HT的復(fù)合電效應(yīng),說(shuō)明P3HT是p型半導(dǎo)體.為了進(jìn)一步研究雜化膜中涉及到的界面性質(zhì),以TiO2/M/P3HT為工作電極,在490nm單色光照射下對(duì)該電極進(jìn)行電流-電勢(shì)線性掃描(見(jiàn)圖4c中插圖).可知,在負(fù)電勢(shì)下雜化膜電極可以產(chǎn)生陰極光電流,而在正電勢(shì)下則產(chǎn)生陽(yáng)極光電流,曲線的走勢(shì)表現(xiàn)出典型的p-n結(jié)整流特性.由此可以判定,在p型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]雜化太陽(yáng)電池中異質(zhì)結(jié)界面的修飾及其對(duì)電池光電性能的影響[J]. 裴娟,郝彥忠,孫寶,李英品,范龍雪,孫碩,王尚鑫.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(03)
[2]P3HT與CdTe納米枝晶p-n異質(zhì)結(jié)敏化ZnO納米管陣列的光電化學(xué)研究[J]. 郝彥忠,范龍雪,孫寶,孫碩,裴娟.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(01)
[3]P3HT/CdS/TiO2/ZnO一維有序核殼式納米棒陣列的構(gòu)制及其在雜化太陽(yáng)電池中的應(yīng)用研究[J]. 郝彥忠,曹寅虎,孫寶,張彥輝,李英品,徐東升,李香玲.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2012(10)



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