研究目的
探究将铕(Eu3+)和铽(Tb3+)稀土离子掺杂到二氧化钛(TiO2)光阳极中对染料敏化太阳能电池(DSSCs)效率和稳定性的提升作用。
研究成果
将Eu3+和Tb3+离子掺杂到TiO2光阳极中可显著提升染料敏化太阳能电池（DSSCs）的效率和稳定性。与未掺杂的TiO2（效率为7.20%）相比，共掺杂TiO2光阳极实现了更高的9.11%效率，这归因于更快的电子传输速度和更长的电子寿命。该方法为提升DSSC性能以实现商业化应用提供了有前景的途径。
研究不足
该研究聚焦于Eu3+和Tb3+掺杂对染料敏化太阳能电池中TiO2光阳极的影响，但未探究合成工艺的可扩展性及不同环境条件下的长期稳定性。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用溶胶-凝胶法制备纯TiO2纳米粉体及Eu3+/Tb3+共掺杂TiO2纳米粉体，通过X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱和光致发光（PL）对材料进行表征。
2：样品选择与数据来源：
以钛酸四异丙酯（TTIP）为TiO2前驱体，硝酸铕（III）水合物和硝酸铽（III）五水合物作为掺杂源。
3：实验设备与材料清单：
设备包括布鲁克D8 Advance X射线衍射仪、岛津UV-2600分光光度计和赛默飞世尔K-alpha X射线光电子能谱仪；材料包含TTIP、乙醇、盐酸及N719染料。
4：实验步骤与操作流程：
合成过程包括混合TTIP与乙醇、添加HCl、搅拌、离心、洗涤及干燥；染料敏化太阳能电池（DSSCs）通过刮涂法制备，经退火处理后使用N719染料敏化。
5：数据分析方法：
采用多种光谱及电化学技术分析数据，评估DSSCs的性能与特性。
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X-ray diffractometer
Bruker D8 Advance
Bruker
Crystallite analysis
-
X-ray Photoelectron Spectrometer
Thermo Scientific K-alpha
Thermo Scientific
Chemical oxidation state analysis
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Titanium tetra-isopropoxide
TTIP
Precursor for TiO2 synthesis
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Absolute ethanol
Solvent in synthesis
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Hydrochloric acid
Catalyst in synthesis
-
Europium (III) nitrate hydrate
Eu3+ dopant source
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Terbium (III) nitrate pentahydrate
Tb3+ dopant source
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N719 dye
Sensitizer in DSSCs
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UV-2600 spectrophotometer
Shimadzu
Absorption measurements
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