DOI:10.1007/s11581-020-03620-7
納米結構的三層TiO2光電陽極由夾在兩個TiO2納米顆粒（NP）層之間的稻谷形（RG）電紡TiO2組成，該材料已成功用于提高含三種不同電解質的染料敏化太陽能電池（DSSCs）的效率。制備了液體、凝膠和固體三種不同類型的電解質，并評估了它們的太陽能電池性能，以確定由于三層TiO2光電陽極引起的效率提高，與電解質類型無關。將具有這種新型光電陽極的DSSCs的太陽能電池參數與使用常規TiO2納米粒子（NP）單層光電陽極制備的DSSCs進行了比較。使用的電解質是（a）市售的Solaronix Iodolyte Z-50液體電解質（LE）；（b）由PEO、EC、PC、KI、Pr4NI和I2組成的凝膠電解質（GE）；（c）由PAN、EC、PC、LiI、Pr4NI、BMII和I2組成的固體電解質（SE）。無論電解質介質的類型如何，采用NP/RG/NP復合電極可大大提高太陽能電池的效率。對于含凝膠聚合物電解質（GE）和固體聚合物電解質（SE）的電池，效率分別提高了26.9％和21.5％，而基于液體電解質的電池效率提高了19.4％。短路光電流密度值由于復合TiO2光電陽極而顯示出類似的增強。研究結果表明，由于TiO2三層中的散射事件改善了光吸收，三層光電陽極結構顯著提高了效率和光電流。
圖1.燒結稻谷狀TiO2納米結構的SEM照片
圖2.不同電解質組成的FTO/TiO2/染料/電解質/Pt/FTO結構太陽能電池的光電流-光電壓（I-V）特性曲線。a）液體電解質（LE），b）凝膠聚合物電解質（GE），c）固體聚合物電解質（SE）
圖3.從TiO2光電陽極解吸后染料水溶液（Solaronix）的吸收
圖4.用三種不同的電解質介質制備的FTO/TiO2/染料/電解質/Pt/FTO結構的DSSCs的奈奎斯特圖。a）液體電解質（LE），b）凝膠聚合物電解質（GE），c）固體聚合物電解質（SE）
圖5.由三種不同電解質類型的NP電極和NP/RG/NP復合電極制成的DSSCs的阻抗數據，以相位角與頻率的關系曲線繪制（波德圖）。a）液體電解質（LE），b）凝膠聚合物電解質（GE），c）固體聚合物電解質（SE）
圖6.基于NP電極和含凝膠聚合物電解質（GE）的NP/RG/NP復合電極的DSSCs的IPCE光譜
