由锐钛矿二氧化钛纳米管组成的分等级结构微球的合成及其在染料敏化太阳能电池中的光电特性

新型三代太阳能电池之一的染料敏化太阳能电池由于成本低效率高，成为了世界科学界的研究热点。二氧化钛分等级结构可用于染料敏化太阳能电池的电极材料，能改善光散射特性、染料吸附量以及电子传输特性。

目前，人们制备各种结构的TiO₂ (如纳米管、纳米棒、纳米线、纳米片以及混合结构和纳米花结构等)，利用于染料敏化太阳能电池的电极材料。其中二氧化钛纳米管可减少膜电极内的颗粒间的界面，为染料吸附提供更大的表面积，从而提高电池的光电特性。

图1 合成的AMS微球的FESEM (a-c)，TEM (d，e)和HRTEM (f)图

我们以商品TiO₂ 纳米粉体(P25)为原料，采用水热处理和酸处理、高温煅烧相结合的方法合成了比表面积为160 m² g^-1)、由锐钛矿二氧化钛纳米管组成的多孔性微球(图1)，分析了此材料为电极材料的染料敏化太阳能电池的光电特性。该材料构建的染料敏化太阳能电池的效率达7.16%，与P25 基染料敏化太阳能电池的效率(5.34%)相比，改善了34%(图2)。

图2 AMS膜和P25膜电极组装的钛片基准固态DSSCs的J-V曲线

研究结果在国际学术杂志Journal of Electronic Materials(2019, 48(6), 3459-3467) 上以 "Anatase TiO₂ Nanotubes-Aggregated Porous Microspheres for Ti Foil-Based Quasi-Solid State Dye-Sensitized Solar Cells with Improved Photovoltaic Performance" (https://doi.org/10.1007/s11664-019-07119-4)为题发表过。