3-氨基丙基三甲氧基硅烷自组装提高染料敏化太阳能电池的效率

以3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTS)修饰的二氧化钛为负极制备的染料敏化太阳能电池在100 mW·cm^-2的模拟太阳光照下的短路电流、开路电压、光电转换效率分别为18.32 mA·cm^-2、775.9 mV、9.15%. 而没有经过ATPS修饰的电池三项性能参数分别为18.08 mA·cm^-2、749.9 mV、7.70%, 修饰后电池的光电转换效率提高了18.8%, 同时填充因子由0.57提高为0.64. 暗电流-电压曲线显示起始电压从-0.30 V变化到-0.40 V, 表明二氧化钛电极和电解液之间的暗反应得到了有效抑制, APTS作为阻挡层减少了二氧化钛电极表面的缺陷与表面态. 另外, 通过实验设计, 将APTS与染料层-层自组装于二氧化钛电极上, 通过X射线光电子能谱(XPS)研究了二氧化钛层、APTS、染料的作用形式. 定性与定量结果表明: APTS中的乙氧基部分脱除后形成了Si―O―Ti单桥或者双桥键, 钌染料cis-Ru(dcpyH₂)₂(SCN)₂通过分子中的部分―COOH与APTS中的―NH₂形成的静电作用力吸附在TiO₂电极上. 傅里叶变换红外(FT-IR)光谱的结果进一步证明了这种分子间作用.