染料敏化太陽能電池（DSSC）是最流行的可再生能源設備之一，以其重量輕、製造工藝簡單、成本低、透明、可塑性好、環境友好等優點而受到研究。光陽極是影響DSSCs能量轉換效率的主要因素之一。 DSSC 基二氧化鈦 (TiO2) 的效率受到高界面光生電子-空穴複合率和 TiO2 光陽極的低電子遷移率的顯著限制。

 

為了降低 DSSC 中的複合率，用寬帶隙半導體對 TiO2 進行表面改性已被證明是一種有效的方法。三氧化鎢 (WO3) 是一種 n 型半導體，具有 2.6 eV 的小帶隙，具有獨特的熱、光、物理、化學和電學特性。這些特性使 WO3 成為一種很有前途的 TiO2 偶聯劑。因此，WO3 被應用於染料敏化太陽能電池以提高其光催化性能。摻入PT/WO3的TiO2薄膜的合成過程如下：

 

 

磷鎢酸（H3PW12O40）摻雜的 TiO2 (PT) 是通過溶膠-凝膠法製備的。簡而言之，將H3PW12O40水溶液滴加到四異丙醇鈦的異丙醇溶液中。所得混合物用鹽酸酸化並在室溫下攪拌。然後，將混合物加熱以形成均勻的 H3PW12O40/TiO2 水凝膠。將水凝膠轉移到高壓釜中，然後將其放入 200°C 的烤箱中 1 小時。最後，將水凝膠乾燥並洗滌，得到白色產物。為了合成 WO3 納米粒子，將 2.0 g 聚乙烯吡咯烷酮 (PVP K-30) 溶解在 20 mL 去離子水中。再加入0.5M偏鎢酸銨((NH4)6W7O24·6H2O)溶液10mL，攪拌1小時。超聲處理 30 分鐘後，加入 5.0 g 聚乙二醇 (PEG 1000)。將混合物在室溫下再攪拌 2 小時，然後在 60°C 的烘箱中乾燥。最後，將所得固體在空氣中以 2°C min-1 的加熱速率在 500°C 下退火 1 小時。

 

 

PTA-TiO2複合材料是PT和純P25以1:5的質量比混合而成。 WO3 納米顆粒以 1:50、1:70 和 1:100 的質量比（WO3:TiO2 粉末）添加到糊狀物中。通過行星式研磨 0.35 g PTA-TiO2 複合材料、特定量的 WO3、0.7 mL 去離子水、0.5 mL 乙酰丙酮、0.35 mL 乙酸、0.15 g PEG 20,000-和0.35 毫升 Triton X-100 5 小時。在每個步驟中，FTO 玻璃在丙酮、異丙醇、甲醇和去離子水中徹底超聲處理 15 分鐘以去除污染物。通過使用 3 M 透明膠帶作為玻璃棒的塗層導向裝置和刮刀，將摻雜有 PTA 和 WO3 的 TiO2 糊劑沉積在 FTO 玻璃上。然後，以2°C min-1的加熱速率將膜在450°C下煅燒30分鐘。

 

敏化劑 N719 以每 100 毫升酒精溶液 20 毫克染料的濃度溶解在純乙醇中。將 TiO2 電極冷卻至 80°C 後，將其在室溫下浸入染料溶液中 24 小時。敏化後，用無水酒精清潔電極，並用吹風機吹乾。將 Pt 覆蓋的反電極放置在 TiO2 電極上，並用 25 微米厚的由離聚物 Surlyn 1702 (Dupont) 製成的熱熔墊圈密封。將一滴電解液，即 0.3 M DMPII、0.05 M I2、0.5 M LiI、0.5 M 4-叔丁基吡啶的乙腈溶液滴入對電極背面的孔中。有效單位面積約為 0.25 cm2。

 

染料敏化太陽能電池（DSSCs）的製備是基於磷鎢酸-二氧化鈦複合材料（PT）和三氧化鎢納米顆粒摻入二氧化鈦光陽極，三氧化鎢的加入提高了能量轉換效率。將 WO3 (WO3/TiO2 = 1/70) 引入 PT/P25 薄膜可以通過抑制可能的複合進一步促進電子轉移，從而產生更高的短路電流密度 14.76 mAcm-2 和 4.94 % 的能量轉換效率。