毕业论文课题相关文献综述

一、研究背景及动态

目前世界能源消耗的绝大部分(约75%)来源于三大化石能源(煤炭、石油和天然气)。而这种传统的燃料能源日趋减少，同时，其消耗对环境造成的危害日益突出。面对能源的潜在危机和生态环境的不断恶化，基于能源及环境等考虑，一种对环境友好的可再生能源的开发利用倍受关注^[1]。而太阳能电池因具有取之不尽、用之不竭，并且清洁无污染的特点，成为人们研究的热点。

将太阳能转换为电能的装置称为太阳能电池，其主要原理是利用有机或无机半导体光敏材料吸收太阳光光子的能量形成光生电子，通过光生电子的定向移动实现太阳能的光电转换^[1]。

现今，太阳能电池已经得到了广泛的应用。比如，现在在全球范围内广泛使用的硅太阳能电池板、碲化镉薄膜电池、CIGS薄膜电池。在宇宙中运行的国际空间站以及人造卫星安装的太阳能电池板，地面上大型建筑物列装的电池板（BIPV）,普通居民屋顶的太阳能电池板等。

二、讨论

二氧化钛在太阳能电池中有着广泛的应用。

骆志坚^[2]等人采用料浆喷涂法在导电玻璃上制备了TiO₂纳米颗粒，并组装成DSSC进行测试，发现其光电转换效率仅为1.94%。

因为通常的二氧化钛颗粒由于晶界的增多而导致电子在传输过程中发生复合损失，而一维纳米材料可以提供垂直的电子通道，使电子快速的转移而得到有效的收集。

Grimes等^[3]制备了长度为360nm的有序TiO₂纳米管,并组装了第一个基于阵列有序TiO₂纳米管的DSSC。开路电压衰减谱显示:与纳米颗粒体系相比,阵列有序TiO₂纳米管体系展示出更强的电子寿命和优异的电子传输路径。电池的Isc为7.87m∧/cm² , η为2.9%,考虑到该电池的阵列有序TiO₂纳米管长度只有360nm,却显示如此优异的电池性能,这使人们对这类电池充满了期待。2007年Grimes等^[4] 更是利用直接阳极氧化金属Ti板的方法将阵列有序TiO₂纳米管的长度增加到220μm,采用背照射的方法其η达到了6.9%,这是迄今为止基于阵列有序TiO₂一维纳米材料光阳极的DSSC的最高转换效率。

同时研究表明 (1)在可比范围内 , TiO2纳米阵列比 TiO2颗粒具有光捕获效率、电子迁移率、电荷收集率和电子迁移率更高^{[5 ,6]},电子寿命更长 ,暗电流更小^[7,8] 等优势 ; (2) 纳米阵列的长度对光电转换效率的影响较大 , TiO2纳米阵列越长 ,对应的效率越高^{[9 ,10,11 ,12 ,13, 14]}; (3) TiO2纳米阵列 孔径越大 ,越有利于吸附更多的染料 ,效率相对提高^[15]。