双功能化修饰氧化锌光阳极提升染料敏化太阳能电池性能的研究

本文推荐：本研究通过天然染料共敏化策略（D1/D2），显著提升ZnO基染料敏化太阳能电池（DSSC）性能。UV-VIS/FTIR证实D1含叶绿素-a，D2含花青素；光电测试显示共敏化电池VOC达209 mV，η=3.4%。ZnO薄膜表征（PXRD/FESEM）揭示其六方纤锌矿结构（P63mc空间群）与花状形貌，为可再生能源器件开发提供新思路。

　　

Highlight

仪器细节与薄膜表征方法

采用双光束紫外-可见分光光度计（UV-VIS, Systronics 2202）在350-1000 nm范围内分析ZnO薄膜光学性质；傅里叶变换红外光谱（FTIR, Bruker）以2 cm^-1分辨率扫描500-4000 cm^-1；粉末X射线衍射（PXRD, Siemens D5000）表征晶体结构，配备Cu-Kα辐射源（λ=1.5406 ?）。

厚度测量

优化6小时染料吸附时间后，测得ITO玻璃上ZnO沉积量为0.003 g（图2）。单独吸附D1/D2时染料负载量分别为X/Y mg，而共敏化呈现协同效应——这可能是电池性能提升的关键！

UV-VIS分析

图6a显示ZnO薄膜在393 nm处强光相互作用。通过比尔-朗伯定律计算吸收系数(α)，并推导出光子能量关系式（公式9），测得带隙E_g=3.1 eV，妥妥的半导体界"黄金选手"。

结论

本研究成功通过电化学沉积法制备具有花状多孔形貌的ZnO薄膜（PXRD/SEM实锤认证为P63mc空间群）。天然染料共敏化策略让DSSC的V_OC和η双双破纪录，妥妥的"1+1>2"效应！