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利用二氧化钛纳米管生长与去除技术增大柔性纤维型染料敏化太阳能电池光阳极基底钛丝的接触面积

DOI：10.3390/nano9111521 期刊：Nanomaterials 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 具有柔性和弱光工作特性的纤维型染料敏化太阳能电池（FDSSC）是软电子领域极具前景的能源器件之一。本研究提出一种新型二氧化钛纳米管（TNT）生长与移除技术，通过阳极氧化和超声处理工艺增大钛丝基底的接触面积。采用较小阳极氧化电压可获得更小且更致密的钛丝表面TNT印记。通过改变浸涂层数优化了钛丝表面二氧化钛纳米颗粒涂层的厚度。当采用30V阳极氧化电压制备TiO2/TNT印记钛丝光阳极时，由于钛丝基底粗糙表面提供更多接触位点，且二氧化钛纳米颗粒层厚度适宜促进电荷生成与传输，该FDSSC展现出2.37%的最高光电转换效率——此时钛丝上TNT印记直径最小且分布最致密。电化学阻抗谱与强度调制光电流谱/强度调制光电压谱测试表明，该结构同时实现了最小电荷转移电阻和最高电子收集效率。这种简便的TNT生长与移除技术有望应用于其他领域，以增大钛基底接触面积并促进电化学反应发生。
作者： Mao-Shen Tien，Lu-Yin Lin，Bing-Chang Xiao，Siao-Ting Hong
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用一种新型二氧化钛纳米管（TNT）生长与去除技术，以增大柔性纤维型染料敏化太阳能电池（FDSSCs）中钛丝基底的接触面积。

研究成果

TNT生长与去除工艺显著增大了Ti丝基底在FDSSCs中的表面积，从而提升了光伏性能。采用30V阳极氧化电压获得的TNT最小印记尺寸，使基底与TiO2纳米颗粒层之间形成了最多的接触点，最终实现了2.37%的最高效率。该技术为改善光阳极中集流体与半导体层之间的接触提供了一种简便方法。

研究不足

该研究仅限于使用钛丝作为基底以及阳极氧化和浸涂工艺的特定条件。在钛丝上形成TiO?纳米管印记的最小可接受阳极氧化电压为30V，这可能并非适用于所有应用场景。

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