染料敏化太阳能电池的光催化电极的电纺丝

染料敏化太阳能电池（DSSC）是硅基太阳能电池¹的有趣替代品，由于其低成本，相对简单的制造工艺和易于大规模生产。另一个好处是它们可能被并入到柔性基板中，与硅基太阳能电池相比具有明显的优势² 。典型的DSSC使用：（1）用染料敏化的纳米颗粒TiO ₂光电阳极作为光收集层; （2）用作反电极的Pt涂覆的FTO;和（3）放置在两个电极之间的含有氧化还原对（如I ^– / I ₃ ^– ）的电解质，用作“导电介质”。

虽然DSSC已经超过15％的效率³ ，但纳米颗粒型光电放电的性能仍然受到一些限制，包括慢电子迁移y ⁴ ，低能光子吸收不良⁵ ，电荷复合⁶ 。电子收集效率强烈地取决于通过TiO ₂纳米颗粒层的电子传输速率。如果电荷扩散缓慢，电解质溶液中与I ₃ ^–重新组合的概率增加，导致效率损失。

已经表明，用一维（1D）TiO ₂纳米结构代替纳米颗粒TiO ₂可以通过减少自由电子从互连的TiO ₂纳米颗粒⁷的晶界的散射来改善电荷传输。由于1D纳米结构为电荷收集提供了更直接的途径，我们可以预期纳米纤维（NF）中的电子传输将明显快于纳米颗粒^{8 ，} </sup> ⁹ 。

静电纺丝是用于制造亚微米直径¹⁰的纤维材料的最常用的方法之一。该技术涉及使用高电压来引发聚合物溶液喷射通过喷丝头的喷射。由于弯曲不稳定性，该射流随后被拉伸许多次以形成连续的纳米纤维。近年来，该技术广泛用于制造聚合物和无机材料，其已经用于众多和多种应用，例如组织工程¹¹ ，催化¹² ，以及用作锂离子电池¹³和超级电容器^14的电极材料。

在光电阳极中使用电纺TiO ₂ -NFs作为散射层可以增加DSSC的性能。然而，具有纳米纤维的光电偶由于表面积的限制，我们的结构倾向于具有差的染料吸收。克服此问题的一个可能的解决方案是混合NF和纳米颗粒。这已经显示产生额外的散射层，改善光吸收和整体效率¹⁵ 。

该视频中提出的方案提供了一种通过静电纺丝和溶胶 – 凝胶技术的组合合成超长TiO ₂纳米纤维的便捷方法，随后进行煅烧过程。该方案然后说明了使用TiO ₂ -NF与纳米颗粒TiO _2的组合来制造具有增强的光散射能力的双层光电阳极，并使用刮刀技术进行组装，光阳极。