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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 9/2016

09.05.2016

Fabrication of mesoporous TiO2 submicro/nanospheres with high specific surface and application in dye-sensitized solar cells

verfasst von: Juan Liu, Qingsong Zhang, Laiyou Niu, Bin Hu, Xingfu Zhou

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 9/2016

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Abstract

Hierarchical mesoporous TiO2 (HM-TiO2) submicro/nanostructured spheres are prepared by water heating reflux of hydrolyzed TiO2 precursors of organic titanium. These submicrometer-sized spheres with a diameter of ~300 nm are constructed with interconnected 5 nm TiO2 nanocrystallites, which possesses a high surface area of 193 m2/g, while the direct calcined sample only obtains 9.07 m2/g. UV–Vis spectrum shows that the HM-TiO2 sphere has excellent dye absorption of 2.27 mol/cm2 which is 6.67 times more than that of the direct calcined sample. When used as the photoanode in dye-sensitized solar cells (DSSCs), such submicro/nano-structured TiO2 effectively enhanced light harvesting and increase the photocurrent of the DSSCs. Meanwhile, their good crystallinity and better interparticle connections caused by well-packed anatase TiO2 nanocrystallites result in the effective charge transport. An energy conversion efficiency of 6.53 % was demonstrated based on the pure HM-TiO2 photoanode, indicating 4.26 times improvement when compared with the cell derived from the directly calcined samples (1.53 %). Meanwhile, the optimized DSSCs that incorporate HM-TiO2 into the top scattering layers exhibited excellent light-to-electricity conversion efficiency of 8.12 %. This is mainly attributed to the fact that the high surface area and high dye adsorption of HM-TiO2 lead to more electron production and increase the short-circuit density.

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Metadaten
Titel
Fabrication of mesoporous TiO2 submicro/nanospheres with high specific surface and application in dye-sensitized solar cells
verfasst von
Juan Liu
Qingsong Zhang
Laiyou Niu
Bin Hu
Xingfu Zhou
Publikationsdatum
09.05.2016
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 9/2016
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-016-4946-y

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