钨掺杂的纳米晶二氧化钛半导体薄膜及其制备方法和应用

摘要

本发明属于光电化学和光伏技术领域，具体为一种钨掺杂的纳米晶二氧化钛半导体薄膜及其制备方法与应用。本发明首先将钨酸溶液加入到异丙氧钛在水中，经处理得到钨掺杂二氧化钛胶体，然后通过水热法形成纳米晶薄膜。钨掺杂后可以调控二氧化钛的导带能级，使之与染料的激发态能级更好的匹配。利用该纳米晶薄膜组装染料敏化太阳电池，可显著提高电池的短路光电流和电子寿命，从而使能量转化效率大幅提高。该发明可以弥补某些染料与二氧化钛导带能级不匹配的缺点，具有很强的应用前景。

权利要求

1.一种钨掺杂的纳米晶二氧化钛半导体薄膜的制备方法，其特征在于该纳米晶半导体薄膜中，钨、钛含量的质量比为：0 < W/Ti < 25 %，纳米晶粒径范围为5-50 nm，薄膜厚度为

2-20 μm，无色透明或白色；具体步骤为：

步骤（1）、配制钨酸溶胶：

在烧杯中称取钨酸钠并加入去离子水中，配制成摩尔浓度为0-2.5 M的溶液，用玻璃滴管连通氮气，插入烧杯底部，用氮气吹不少于1分钟，然后向溶液中滴加等摩尔的盐酸，产生白色沉淀，并逐渐转变为黄色沉淀，再通氮气吹不少于1分钟；将悬浊液过滤，用已知浓度的硝酸银溶液对滤液进行滴定，直到滤液中完全没有白色沉淀产生；在过滤的产物中加入去离子水，室温下用磁力搅拌器充分搅拌，得到浓度为0-2.5 M的钨酸溶胶；

步骤（2）、制备钨掺杂纳米晶二氧化钛膜：

将异丙氧钛逐滴滴加到去离子水中，并在室温条件下搅拌反应不少于1小时，充分生成白色沉淀；将白色沉淀过滤，得到二氧化钛沉淀；将该二氧化钛沉淀转移到反应瓶中，缓慢滴加与二氧化钛等当量的四甲基氢氧化铵水溶液，再加入由步骤（1）制备的钨酸溶胶，最后加入去离子水定容；在100-150 ℃油浴中搅拌反应1-5小时，自然冷却到室温，将反应完成后得到的白色胶体转移至高压釜内并定容，在150-300 ℃的条件下水热处理6-24小时；自然冷却后取出并进行超声处理，得到乳白色的二氧化钛溶胶；再通过旋转成膜或提拉成膜方法在导电玻璃上形成一层溶胶薄膜；将干燥后的薄膜放入马弗炉，温度升至

450-550℃，恒温0.5-10小时，自然冷却到室温，即得到钨掺杂的纳米晶二氧化钛半导体薄膜。

2.一种如权利要求1所述钨掺杂的纳米晶二氧化钛薄膜的制备方法在制备染料敏化太阳能电池中应用。

说明书

钨掺杂的纳米晶二氧化钛半导体薄膜及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于光电化学和光伏技术领域，具体涉及一种钨掺杂的纳米晶二氧化钛薄膜及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 染料敏化太阳电池是最近二十几年发展起来的一种基于植物叶绿素光合作用原理研制出的太阳电池。这种电池通过借助染料吸附到半导体表面上，利用染料对可见光的强吸收，可以将半导体的光谱响应拓宽到可见区，从而得到理想的光电转化效率。目前，染料敏化太阳能电池的最高光电转化效率己能稳定在10 %以上，寿命能达到10~20年，且其制造成本仅为硅太阳能电池的1/5~1/10，是目前新材料中研究最充分、最成熟、最接近产业化状态的太阳能电池。然而染料敏化太阳电池的最高效率在1993年就已经达到10 %，到最近也只是提高到了12 %，因此进一步提高染料敏化太阳电池的效率具有重要意义。

[0003] 到目前为止，锐钛矿型的纳米晶二氧化钛是性能最好的染料敏化太阳电池的半导体电极材料。因此很多研究集中在如何提高其性能以提高电池总体的光电转化效率，其中金属掺杂是一种很有前途的方法。通过掺杂可以将异质金属原子取代钛原子，从而改变二氧化钛的能带结构。研究发现，通过掺入金属锌、铝、锆、钕可以显著改善纳米晶二氧化钛膜的注入、转移效率和传输性能。纳米晶二氧化钛中的电荷复合是一种重要的破坏电池性能的机制，然而很少有研究发现金属掺杂可以有效抑制电荷复合。而对钨掺杂纳米晶二氧化钛在染料敏化太阳电池中应用的研究更少，并且没有发现钨掺杂可以调控二氧化钛的导带能级，抑制电荷复合，显著改善电池性能这些功能。本发明通过将钨掺杂到二氧化钛中，不同的掺杂浓度可以微调二氧化钛的导带能级，从而与染料的激发态能级更好的匹配，显著提高了染料敏化太阳电池的性能，并且在低掺杂浓度下发现有良好的抑制电荷复合的效果。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种能显著提高染料敏化太阳电池性能的钨掺杂纳米晶二氧化钛半导体薄膜及其制备方法与应用。

[0005] 本发明提供的钨掺杂纳米晶二氧化钛半导体薄膜，其中，钨、钛含量质量比为：0 < W/Ti < 25%，优选1% < W/Ti < 20%；纳米晶粒径范围为5-50 nm，该类薄膜材料厚度为2-20 μm，为无色透明或白色薄膜。

[0006] 本发明提供的钨掺杂纳米晶二氧化钛膜的制备方法，具体步骤为：

[0007] 1. 钨酸溶胶的配制：

[0008] 在烧杯中称取钨酸钠并加入去离子水中，配制成摩尔溶度为0-2.5 M的溶液，溶液无色透明，用玻璃滴管连通氮气，插入烧杯底部，用氮气吹不少于1分钟，然后向溶液中滴加等摩尔的盐酸，产生白色沉淀，并逐渐转变为黄色沉淀，再通氮气吹不少于1分钟。将悬浊液进行过滤，用已知溶度的硝酸银溶液对滤液进行滴定，直到滤液中完全没有白色沉淀产生。在过滤的产物加入去离子水，室温下用磁力搅拌器充分搅拌，得浓度为0-2.5 M的钨酸溶胶。钨酸溶胶的浓度优选为0.01-2.5 M。

[0009] 2. 钨掺杂纳米晶二氧化钛膜的制备

[0010] 将异丙氧钛逐滴滴加到去离子水中，并在室温条件下搅拌反应不少于1小时，充分生成白色沉淀，将白色沉淀进行过滤，得到二氧化钛沉淀，将该沉淀转移到反应瓶中，滴加等当量的四甲基氢氧化铵水溶液，再加入步骤1制备的钨酸溶液，最后加入去离子水定容。在100-150℃油浴中强力搅拌反应1-5小时，自然冷却到室温，将反应完成后得到的白色胶体转移至高压釜内并定容，在150-300 ℃的条件下水热处理6-24小时。自然冷却后取出并进行超声处理，得到乳白色的二氧化钛溶胶，并通过旋转成膜或提拉成膜方法在清洗干净的导电玻璃上形成一层溶胶薄膜。将干燥后的薄膜放入马弗炉，温度升温至450-550 ℃，恒温0.5-10小时，自然冷却到室温，即得到钨掺杂的纳米晶二氧化钛薄膜。薄膜中的纳米晶形态及粒径通过X射线衍射仪及场发射透电镜表征。

[0011] 本发明还提供上述钨掺杂纳米晶二氧化钛薄膜在染料敏化太阳电池中的应用，即将本发明制备的钨掺杂纳米晶二氧化钛膜按照标准方法组装染料敏化太阳电池，在AM1.5模拟太阳光下测得染料敏化太阳电池的各性能参数。钨掺杂显著提高了电子注入效率和短路光电流，提高了纳米晶二氧化钛中的电子复合寿命，有效的抑制了纳米晶二氧化钛膜中的电子复合。相比于未掺杂钨的纳米晶二氧化钛膜制备的染料敏化太阳能电池，掺钨的纳米晶二氧化钛膜制备的染料敏化太阳能电池的短路光电流和光电转化效率等性能有大幅度的提高。

[0012] 综上，本发明经钨掺杂后可以调控二氧化钛的导带能级，使之与染料的激发态能级更好的匹配。利用该纳米晶薄膜组装染料敏化太阳电池，可显著提高电池的短路光电流和电子寿命，从而使能量转化效率大幅提高。该发明可以弥补某些染料与二氧化钛导带能级不匹配的缺点，具有很强的应用前景。

附图说明

[0013] 图1. 钨掺杂纳米晶二氧化钛膜X射线衍射谱 。

[0014] 图2. 0.1 %(左图)和1 %(右图)钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜电镜图像 。

[0015] 图3. 染料NKX-2883的结构图 。

具体实施方式

[0016] 实施例1 0.01 M的钨酸溶胶的制备

[0017] 所述钨酸溶液由如下工艺制备而成：在烧杯中称取0.147 g钨酸钠溶于50 mL去离子水中，混合溶液为无色透明溶液，用玻璃滴管连通氮气，插入烧杯底部，用氮气吹5分钟，然后向溶液中滴加1 M的浓盐酸20 mL，产生大量白色沉淀，逐渐转变成为黄色沉淀，再通氮气吹5分钟。将悬浊液进行过滤，用0.2 M的硝酸银对滤液进行滴定，直到滤液中完全没有白色沉淀产生。在过滤的产物加入去离子水，使总体积达到50 mL，常温下在磁力搅拌器上搅拌，即得浓度为0.01 M的钨酸溶胶。

[0018] 实施例2 0.02 M的钨酸溶胶的制备

[0019] 所述钨酸溶液由如下工艺制备而成：在烧杯中称取0.294 g钨酸钠溶于50 mL去离子水中，混合溶液为无色透明溶液，用玻璃滴管连通氮气，插入烧杯底部，用氮气吹5分钟，然后向溶液中滴加1 M的浓盐酸20 mL，产生大量白色沉淀，逐渐转变成为黄色沉淀，再通氮气吹5分钟。将悬浊液进行过滤，用0.2 M的硝酸银对滤液进行滴定，直到滤液中完全没有白色沉淀产生。在过滤的产物加入去离子水，使总体积达到50 mL，常温下在磁力搅拌器上搅拌，即得浓度为0.02 M的钨酸溶胶。

[0020] 实施例3 0.05 M的钨酸溶胶的制备

[0021] 所述钨酸溶液由如下工艺制备而成：在烧杯中称取0.735 g钨酸钠溶于50 mL去离子水中，混合溶液为无色透明溶液，用玻璃滴管连通氮气，插入烧杯底部，用氮气吹5分钟，然后向溶液中滴加1 M的浓盐酸20 mL，产生大量白色沉淀，逐渐转变成为黄色沉淀，再通氮气吹5分钟。将悬浊液进行过滤，用0.2 M的硝酸银对滤液进行滴定，直到滤液中完全没有白色沉淀产生。在过滤的产物加入去离子水，使总体积达到50 mL，常温下在磁力搅拌器上搅拌，即得浓度为0.05 M的钨酸溶胶。

[0022] 实施例4 0.1 M的钨酸溶胶的制备

[0023] 所述钨酸溶液由如下工艺制备而成：在烧杯中称取1.47 g钨酸钠溶于50 mL去离子水中，混合溶液为无色透明溶液，用玻璃滴管连通氮气，插入烧杯底部，用氮气吹5分钟，然后向溶液中滴加1 M的浓盐酸20 mL，生大量白色沉淀，逐渐转变成为黄色沉淀，再通氮气吹5分钟。将悬浊液进行过滤，用0.2 M的硝酸银对滤液进行滴定，直到滤液中完全没有白色沉淀产生。在过滤的产物加入去离子水，使总体积达到50 mL，常温下在磁力搅拌器上搅拌，即得浓度为0.1 M的钨酸溶胶。

[0024] 实施例5 0.2 M的钨酸溶胶的制备

[0025] 所述钨酸溶液由如下工艺制备而成：在烧杯中称取2.94 g钨酸钠溶于50 mL去离子水中，混合溶液为无色透明溶液，用玻璃滴管连通氮气，插入烧杯底部，用氮气吹5分钟，然后向溶液中滴加1 M的浓盐酸20 mL，产生大量白色沉淀，逐渐转变成为黄色沉淀，再通氮气吹5分钟。将悬浊液进行过滤，用0.2 M的硝酸银对滤液进行滴定，直到滤液中完全没有白色沉淀产生。在过滤的产物加入去离子水，使总体积达到50 mL，常温下在磁力搅拌器上搅拌，即得浓度为0.2 M的钨酸溶胶。

[0026] 实施例6 0.5 M的钨酸溶胶的制备

[0027] 所述钨酸溶液由如下工艺制备而成：在烧杯中称取7.35 g钨酸钠溶于50 mL去离子水中，混合溶液为无色透明溶液，用玻璃滴管连通氮气，插入烧杯底部，用氮气吹5分钟，然后向溶液中滴加1 M的浓盐酸20 mL，产生大量白色沉淀，逐渐转变成为黄色沉淀，再通氮气吹5分钟。将悬浊液进行过滤，用0.2 M的硝酸银对滤液进行滴定，直到滤液中完全没有白色沉淀产生。在过滤的产物加入去离子水，使总体积达到50 mL，常温下在磁力搅拌器上搅拌，即得浓度为0.5 M的钨酸溶胶。

[0028] 实施例7 纳米晶二氧化钛膜的制备

[0029] 称取14 g异丙氧钛，逐滴滴加到50 mL去离子水中，室温下搅拌反应2小时，有白色沉淀生成。将生成的白色沉淀进行抽滤，得到二氧化钛湿沉淀24 g，将湿沉淀转移到三口烧瓶中，缓慢滴加四甲基氢氧化铵水溶液3.65 g，加入去离子水调整至总质量为 40 g。在120 ℃油浴中强力搅拌反应3小时，自然冷却到室温，将反应完成后得到的白色胶体调整至50 mL转移至100 mL高压釜中，在220 ℃的条件下水热处理8小时。自然冷却后取出并进行超声处理20分钟，得到乳白色的二氧化钛溶胶，并通过旋转、提拉在清洗干净的导电玻璃上形成一层溶胶薄膜。将干燥后的薄膜放入马弗炉，温度缓慢升温至450 ℃，保温2小时，自然冷却到室温，即得到含量为0.01 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜。薄膜经过X射线衍射仪表征发现，如附图1所示，所制备的二氧化钛纳米晶为锐钛矿晶型，纳米粒子粒径为 21 nm。场发射透射电子显微镜表征发现纳米粒子的粒径为25 nm，如附图2右图所示。

[0030] 实施例8 含量为0.1 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜的制备

[0031] 称取14 g异丙氧钛，逐滴滴加到50 mL去离子水中，室温下搅拌反应2小时，有白色沉淀生成。将生成的白色沉淀进行抽滤，得到二氧化钛湿沉淀24 g，将湿沉淀转移到三口烧瓶中，缓慢滴加水溶液3.65 g，再加入实施例1制备的钨酸溶胶5 mL，最后加入去离子水调整至总质量为40 g。在120℃油浴中强力搅拌反应2小时，自然冷却到室温，将反应完成后得到的白色胶体调整至50 mL转移至100 mL高压釜中，在220 ℃的条件下水热处理8小时。自然冷却后取出并进行超声处理20分钟，得到乳白色的二氧化钛溶胶，并通过旋转、提拉在清洗干净的导电玻璃上形成一层溶胶薄膜。将干燥后的薄膜放入马弗炉，温度缓慢升温至500 ℃，保温2小时，自然冷却到室温，即得到含量为0.1 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜。薄膜经过X射线衍射仪表征发现，如附图1所示，所制备的二氧化钛纳米晶为锐钛矿晶型，纳米粒子粒径为18 nm。

[0032] 实施例9 含量为0.2 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜的制备

[0033] 称取14 g异丙氧钛，逐滴滴加到50 mL去离子水中，室温下搅拌反应2小时，有白色沉淀生成。将生成的白色沉淀进行抽滤，得到二氧化钛湿沉淀24 g，将湿沉淀转移到三口烧瓶中，缓慢滴加四甲基氢氧化铵水溶液3.65 g，再加入实施例1制备的钨酸溶胶5 mL，最后加入去离子水调整至总质量为40 g。在120 ℃油浴中强力搅拌反应2小时，自然冷却到室温，将反应完成后得到的白色胶体调整至50 mL转移至100 mL高压釜中，在220 ℃的条件下水热处理8小时。自然冷却后取出并进行超声处理20分钟，得到乳白色的二氧化钛溶胶，并通过旋转、提拉在清洗干净的导电玻璃上形成一层溶胶薄膜。将干燥后的薄膜放入马弗炉，温度缓慢升温至450 ℃，保温2小时，自然冷却到室温，即得到含量为0.2 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜。薄膜经过X射线衍射仪表征发现，如附图1所示，所制备的二氧化钛纳米晶为锐钛矿晶型，纳米粒子粒径为22 nm。

[0034] 实施例10 含量为0.5 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜的制备

[0035] 称取14 g异丙氧钛，逐滴滴加到50 mL去离子水中，室温下搅拌反应2小时，有白色沉淀生成。将生成的白色沉淀进行抽滤，得到二氧化钛湿沉淀24 g，将湿沉淀转移到三口烧瓶中，缓慢滴加四甲基氢氧化铵水溶液3.65 g，再加入实施例1制备的钨酸溶胶5 mL，最后加入去离子水调整至总质量为40 g。在120 ℃油浴中强力搅拌反应3小时，自然冷却到室温，将反应完成后得到的白色胶体调整至50 mL转移至100 mL高压釜中，在220 ℃的条件下水热处理8小时。自然冷却后取出并进行超声处理20分钟，得到乳白色的二氧化钛溶胶，并通过旋转、提拉在清洗干净的导电玻璃上形成一层溶胶薄膜。将干燥后的薄膜放入马弗炉，温度缓慢升温至500 ℃，保温2小时，自然冷却到室温，即得到含量为0.5 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜。薄膜经过X射线衍射仪表征发现，如附图1所示，所制备的二氧化钛纳米晶为锐钛矿晶型，纳米粒子粒径为23 nm。

[0036] 实施例11 含量为1 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜的制备

[0037] 称取14 g异丙氧钛，逐滴滴加到50 mL去离子水中，室温下搅拌反应2小时，有白色沉淀生成。将生成的白色沉淀进行抽滤，得到二氧化钛湿沉淀24 g，将湿沉淀转移到三口烧瓶中，缓慢滴加四甲基氢氧化铵水溶液3.65 g，再加入实施例1制备的钨酸溶胶5 mL，最后加入去离子水调整至总质量为 40 g。在120 ℃油浴中强力搅拌反应3小时，自然冷却到室温，将反应完成后得到的白色胶体调整至50 mL转移至100 mL高压釜中，在220 ℃的条件下水热处理8小时。自然冷却后取出并进行超声处理20分钟，得到乳白色的二氧化钛溶胶，并通过旋转、提拉在清洗干净的导电玻璃上形成一层溶胶薄膜。将干燥后的薄膜放入马弗炉，温度缓慢升温至500 ℃，保温2小时，自然冷却到室温，即得到含量为1 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜。薄膜经过X射线衍射仪表征发现，如附图1所示，所制备的二氧化钛纳米晶为锐钛矿晶型，纳米粒子粒径为16 nm。场发射透射电子显微镜表征发现纳米粒子的粒径约为20 nm，如附图2右图所示。

[0038] 实施例12 含量为2 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜的制备

[0039] 称取14 g异丙氧钛，逐滴滴加到50 mL去离子水中，室温下搅拌反应2小时，有白色沉淀生成。将生成的白色沉淀进行抽滤，得到二氧化钛湿沉淀24 g，将湿沉淀转移到三口烧瓶中，缓慢滴加四甲基氢氧化铵水溶液3.65 g，再加入实施例1制备的钨酸溶胶5 mL，最后加入去离子水调整至总质量为40 g。在120 ℃油浴中强力搅拌反应3小时，自然冷却到室温，将反应完成后得到的白色胶体调整至50 mL转移至100 mL高压釜中，在220 ℃的条件下水热处理8小时。自然冷却后取出并进行超声处理20分钟，得到乳白色的二氧化钛溶胶，并通过旋转、提拉在清洗干净的导电玻璃上形成一层溶胶薄膜。将干燥后的薄膜放入马弗炉，温度缓慢升温至500 ℃，保温2小时，自然冷却到室温，即得到含量为2 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜。薄膜经过X射线衍射仪表征发现，如附图1所示，所制备的二氧化钛纳米晶为锐钛矿晶型，纳米粒子粒径为18 nm。

[0040] 实施例13 含量为5%钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜的制备

[0041] 称取14 g异丙氧钛，逐滴滴加到50 mL去离子水中，室温下搅拌反应2小时，有白色沉淀生成。将生成的白色沉淀进行抽滤，得到二氧化钛湿沉淀24 g，将湿沉淀转移到三口烧瓶中，缓慢滴加四甲基氢氧化铵水溶液3.65 g，再加入实施例1制备的钨酸溶胶5 mL，最后加入去离子水调整至总质量为40 g。在120 ℃油浴中强力搅拌反应2小时，自然冷却到室温，将反应完成后得到的白色胶体调整至50 mL转移至100 mL高压釜中，在220 ℃的条件下水热处理8小时。自然冷却后取出并进行超声处理20分钟，得到乳白色的二氧化钛溶胶，并通过旋转、提拉在清洗干净的导电玻璃上形成一层溶胶薄膜。将干燥后的薄膜放入马弗炉，温度缓慢升温至450 ℃，保温2小时，自然冷却到室温，即得到含量为5 %钨掺杂的纳米晶二氧化钛膜。薄膜经过X射线衍射仪表征发现，如附图1所示，所制备的二氧化钛纳米晶为锐钛矿晶型，纳米粒子粒径为19 nm。

[0042] 实施例14 0.1 %钨掺杂纳米晶二氧化钛膜基染料敏化太阳电池性能表征[0043] 利用实施例7制备的纳米晶二氧化钛膜根据已有标准方法组装染料敏化太阳电池，其中染料采用NKX-2883（图3），电解液0.1 M LiI/0.05 M I2/0.5 M/对叔丁基吡啶2
/0.6 M 碘代1,2-二甲基-3-正丙基咪唑的乙腈溶液，对电极为铂，电池面积为0.25 cm。
在AM1.5模拟太阳光下测得含有不同钨组分的染料敏化太阳电池用电流-电压曲线，得到
2
开路光电压为0.64 V，短路光电流为 8.0 mA/cm，填充因子为75 %，光电转换效率为 4.2
2
%。暗电流测试表明在 0.7 V偏压下时，电流强度为2.7 mA/cm。通过强度调制光电压谱
2
测得在光强45 W/m，波长532 nm光源照射下，电子复合寿命为3.75 ms。

[0044] 实施例15 0.1 %钨掺杂纳米晶二氧化钛膜基染料敏化太阳电池性能表征[0045] 利用实施例8制备的0.1 %钨掺杂纳米晶二氧化钛膜根据已有标准方法组装染料敏化太阳电池，其中染料采用NKX-2883（图3），电解液0.1 M LiI/0.05 M I2/0.5 M/对叔丁基吡啶/0.6 M 碘代1,2-二甲基-3-正丙基咪唑的乙腈溶液，对电极为铂，电池面积为2
0.25 cm。在AM1.5模拟太阳光下测得含有不同钨组分的染料敏化太阳电池用电流-电压
2
曲线，得到开路光电压为0.63 V，短路光电流为9.7 mA/cm，填充因子为58 %，光电转换效
2
率为4.6 %。暗电流测试表明在0.7 V偏压下时，电流强度为2.02 mA/cm。通过强度调制
2
光电压谱测得在光强为45 W/m，波长532 nm光源照射下，电子复合寿命为3.82 ms。

[0046] 实施例16 0.2%钨掺杂纳米晶二氧化钛膜基染料敏化太阳电池性能表征[0047] 利用实施例9制备的0.2 %钨掺杂纳米晶二氧化钛膜根据已有标准方法组装染料敏化太阳电池，其中染料采用NKX-2883（图3），电解液0.1 M LiI/0.05 M I2/0.5 M/对叔丁基吡啶/0.6 M 碘代1,2-二甲基-3-正丙基咪唑的乙腈溶液，对电极为铂，电池面积为2
0.25 cm。在AM1.5模拟太阳光下测得含有不同钨组分的染料敏化太阳电池用电流-电压
2
曲线，得到开路光电压为0.63 V，短路光电流为10.0 mA/cm，填充因子为65 %，光电转换效
2
率为5.1 %。暗电流测试表明在0.7 V偏压下时，电流强度为6.42 mA/cm。通过强度调制
2
光电压谱测得在光强为45 W/m，波长532 nm光源照射下，电子复合寿命为16.8 ms。

[0048] 实施例17 0.5 %钨掺杂纳米晶二氧化钛膜基染料敏化太阳电池性能表征[0049] 利用实施例10制备的0.5 %钨掺杂纳米晶二氧化钛膜根据已有标准方法组装染料敏化太阳电池，其中染料采用NKX-2883（图3），电解液0.1 M LiI/0.05 M I2/0.5 M/对叔丁基吡啶/0.6 M 碘代1,2-二甲基-3-正丙基咪唑的乙腈溶液，对电极为铂，电池面积为2
0.25 cm。在AM1.5模拟太阳光下测得含有不同钨组分的染料敏化太阳电池用电流-电压
2
曲线，得到开路光电压为0.65 V，短路光电流为8.6 mA/cm，填充因子为67 %，光电转换效
2
率为4.4 %。暗电流测试表明在0.7V偏压下时，电流强度为4.21 mA/cm。通过强度调制
2
光电压谱测得在光强为45 W/m，波长532 nm光源照射下，电子复合寿命为52.3 ms。

[0050] 实施例18 1%钨掺杂纳米晶二氧化钛膜基染料敏化太阳电池性能表征[0051] 利用实施例11制备的1%钨掺杂纳米晶二氧化钛膜根据已有标准方法组装染料敏化太阳电池，其中染料采用NKX-2883（图3），电解液0.1 M LiI/0.05 M I2/0.5 M/对叔丁基吡啶/0.6 M 碘代1,2-二甲基-3-正丙基咪唑的乙腈溶液，对电极为铂，电池面积为2
0.25 cm。在AM1.5模拟太阳光下测得含有不同钨组分的染料敏化太阳电池用电流-电压
2
曲线，得到开路光电压为0.64 V，短路光电流为9.1 mA/cm，填充因子为67 %，光电转换效
2
率为4.3 %。通过强度调制光电压谱测得在光强为45 W/m，波长532 nm光源照射下，电子复合寿命为49.6 ms。

[0052] 实施例19 2 %钨掺杂纳米晶二氧化钛膜基染料敏化太阳电池性能表征[0053] 利用实施例12制备的2 %钨掺杂纳米晶二氧化钛膜根据已有标准方法组装染料敏化太阳电池，其中染料采用NKX-2883（图3），电解液0.1 M LiI/0.05 M I2/0.5 M/对叔丁基吡啶/0.6 M 碘代1,2-二甲基-3-正丙基咪唑的乙腈溶液，对电极为铂，电池面积为2
0.25 cm。在AM1.5模拟太阳光下测得含有不同钨组分的染料敏化太阳电池用电流-电压
2
曲线，得到开路光电压为0.63 V，短路光电流为10.2 mA/cm，填充因子为58 %，光电转换效
2
率为4.1 %。通过强度调制光电压谱测得在光强为45 W/m，波长532 nm光源照射下，电子复合寿命为57.1 ms。

[0054] 实施例20 5 %钨掺杂纳米晶二氧化钛膜基染料敏化太阳电池性能表征[0055] 利用实施例13制备的5 %钨掺杂纳米晶二氧化钛膜根据已有标准方法组装染料敏化太阳电池，其中染料采用NKX-2883（图3），电解液0.1 M LiI/0.05 M I2/0.5 M/对叔丁基吡啶/0.6 M 碘代1,2-二甲基-3-正丙基咪唑的乙腈溶液，对电极为铂，电池面积为2
0.25 cm。在AM1.5模拟太阳光下测得含有不同钨组分的染料敏化太阳电池用电流-电压
2
曲线，得到开路光电压为0.57 V，短路光电流为10.1 mA/cm，填充因子为53 %，光电转换效
2
率为3.2 %。通过强度调制光电压谱测得在光强为45 W/m，波长532 nm光源照射下，电子复合寿命为157 ms。