TiO2 掺杂石墨烯作为光阳极在太阳能电池中的应用开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.引言

近年来，对能源日益增长的需求促使人们寻求新的能源，其中，太阳能利用是人们研究的热点，各种太阳能电池已被开发利用。众所周知，太阳能电池电极材料是提高太阳能利用率的关键。为提高太阳能利用率需要解决两大问题：一是如何增加对可见光的吸收； 二是如何提高光电转换效率。人们广泛研究的tio₂ 电极材料， 虽然具有优良的光敏性和稳定性，但是由于tio₂为宽禁带（3.2ev） 半导体，其最大吸收波长处于紫外光区，对太阳光的利用率低。另一方面，单独使用tio₂ 时，光生电子和空穴容易无效复合，降低了能量转换效率^[1-3]。为了更有效的利用太阳光，已经有许多方法能够促进 tio₂在可见光区域的光响应。研究表明，一些元素的掺杂使得tio₂在可见光区域能够响应，例如：非金属元素硼、氮、氟、硫化物和碳；金属元素铁和铌。通过与其他半导体复合形成复合材料是另一个提高其在可见光光化学反应的有效手段，如以下几种半导体：cds、cdte、cdse、pbs、nio、srtio₃都用来提高 tio₂纳米管对可见光的利用率。然而，由于这些感光剂大部分具有毒性或者加钱昂贵，在实际的应用中受到很大限制。石墨或氧化石墨烯（go） 是一种结构独特的新型碳材料^[4]，具有良好的机械性能和导电性能，在电子和能源领域具有广阔的应用前景。目前，已有研究小组将石墨烯与ti0₂复合，制备了石墨烯/tio₂复合材料，增加了光生载流子的转移，有效地提高了复合材料的光电转换性能^[5-6]。

材料与方法

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本实验利用水热法制备了不同石墨烯掺入量的TiO₂纳米小颗粒/石墨烯复合材料，并将其应用于太阳能电池中，着重讨论的石墨烯的掺杂量对其光电性能的影响。

通过FESEM观察TiO2/石墨烯的形貌，并研究石墨烯对二氧化钛形貌的影响：X射线衍射（XRD）定性分析石墨烯的掺杂，采用电化学工作站测试器件的光电性能。