PVP对染料敏化太阳电池特性的影响

聚乙烯吡咯烷酮PVP为成膜剂，采用刮涂的方法制备染料敏化太阳电池光阳极中的TiO2薄膜。将一定量的PVP溶解到无水乙醇中与0.5gP25以及其他有机小分子物质混合，搅拌均匀后研磨制成TiO2胶体，将其均匀涂覆在导电玻璃上（膜厚度约为14μm），经过450℃燃结后浸附燃料，制成TiO2光阳极。研究发现：当其他条件不变的情况下，最后得出最优的PVP加入量为0.30g，电池的光电转换效率可达6.37%。

染料敏化太阳能电池由半导体光阳极、阴极和两级质检的电解质组成。半导体光阳极是由粘附在导电玻璃上的许多孔纳米晶TiO2薄膜和吸附在TiO2颗粒上的光敏染料构成。通常，使用刮涂法（即Doctor Blade）或丝网印刷技术等，将TiO2涂覆到导电玻璃上，然后高温烧结制成。

一种方法是用聚乙二醇（PEC）、乙醇体系胶体，采用丝网印刷扥方法制备TiO2薄膜，实验发现这种技术不但能防止TiO2薄膜龟裂还能保住高质量的多孔结构，当薄膜为17μm时光电转换效率达到5.18%。

另一种方法是用乙酰丙酮、乙醇体系胶体和丝网印刷的方法制作锐钛矿相TiO2薄膜（15μm厚），其光电转换效率可达到4.1%。以上可见，TiO2浆料的组分对电池性能具有非常显著的影响。

采用P25、PVP、无水乙醇为主要成分，配置TiO2胶体，通过刮涂方法制备约14μm厚的TiO2薄膜，制作和组装电池。研究发现在其他条件不变的情况下，改变PVP的用量对TiO2薄膜的质量、电池性能影响很大。

通过研究实验可见，适当的加入适量的PVP一方面可以有效地抑制TiO2颗粒的团聚现象，改善成膜性和均匀性，增加孔隙率，从而增加染料的吸附量；同时也不破坏TiO2颗粒之间以及TiO2颗粒与导电玻璃之间的有效连接，保障载流子的有效传输，这样才能提高染料敏化太阳电池性能。

通过大量的实验分析，对0.5gP25粉来说，PVP的加入量应以0.30g最为适宜。过多会阻断TiO2颗粒之间的连接，从而阻碍电子有效传输，不利于电池性能提高；不足导致纳米TiO2电极孔洞分布不均、团聚严重，也会降低电池性能。

因此，当PVP含量为0.30g时（针对于0.50gP25粉而言），TiO2电极厚度为14μm时，染料敏化太阳电池光电转换效率最高，可达到6.37%。进一步优化TiO2电极结构，电池的光电转换效率又有所提高。