表面in掺杂tio2的n719/tio2-inx%/fto薄膜电极的光电转换效率

采用溶胶-凝胶法制备出in表面修饰的tio2(tio2-inx%)纳米粒子,x%代表在in掺杂的tio2样品中in3+与in3+和ti4+离子摩尔百分含量.利用二(四丁基铵)顺式-双(异硫氰基)双(2,2'-联吡啶-4,4'-二羧酸)钌(ii)(n719)作为敏化剂,制备出n719/tio2/fto(氟掺杂锡氧化物)和n719/tio2-inx%/fto染料敏化薄膜电极.光电转换效率实验表明,在薄膜电极+0.5mol·l-1lii+0.05mol·l-1i2的三甲氧基丙腈(mpn)溶液+pt光电池体系中,n719/tio2-inx%/fto薄膜电极的光电转换效率均高于n719/tio2/fto,其中n719/tio2-in0.1%/fto的光电转换效率比n719/tio2/fto提高了20%.利用x射线衍射(xrd)、x射线光电子能谱(xps)、漫反射吸收光谱(drs)、荧光(pl)光谱和表面光电流作用谱确定了tio2-inx%样品中in3+离子的存在方式和能带结构;利用表面光电流作用谱研究了n719/tio2-inx%/fto薄膜电极的光致界面电荷转移过程.结果表明,in3+离子在tio2表面形成o-in-cln(n=1,2)物种,该物种的表面态能级位于导带下0.3ev处;在光电流产生过程中,o-in-cln(n=1,2)表面态能级有效地抑制了光生载流子在tio2-inx%层的复合,促进了阳极光电流的增加,从而导致n719/tio2-inx%/fto薄膜电极的光电转化效率高于n719/tio2/fto,并进一步讨论了光致界面电荷转移的机理.