染料敏化太阳能电池（DSSC）是最流行的可再生能源设备之一，以其重量轻、制造工艺简单、成本低、透明、可塑性好、环境友好等优点而受到研究。光阳极是影响DSSCs能量转换效率的主要因素之一。 DSSC 基二氧化钛 (TiO2) 的效率受到高界面光生电子-空穴复合率和 TiO2 光阳极的低电子迁移率的显着限制。

 

为了降低 DSSC 中的复合率，用宽带隙半导体对 TiO2 进行表面改性已被证明是一种有效的方法。三氧化钨 (WO3) 是一种 n 型半导体，具有 2.6 eV 的小带隙，具有独特的热、光、物理、化学和电学特性。这些特性使 WO3 成为一种很有前途的 TiO2 偶联剂。因此，WO3 被应用于染料敏化太阳能电池以提高其光催化性能。掺入PT/WO3的TiO2薄膜的合成过程如下：

 

 

磷钨酸（H3PW12O40）掺杂的 TiO2 (PT) 是通过溶胶-凝胶法制备的。简而言之，将H3PW12O40水溶液滴加到四异丙醇钛的异丙醇溶液中。所得混合物用盐酸酸化并在室温下搅拌。然后，将混合物加热以形成均匀的 H3PW12O40/TiO2 水凝胶。将水凝胶转移到高压釜中，然后将其放入 200°C 的烤箱中 1 小时。最后，将水凝胶干燥并洗涤，得到白色产物。为了合成 WO3 纳米粒子，将 2.0 g 聚乙烯吡咯烷酮 (PVP K-30) 溶解在 20 mL 去离子水中。再加入0.5M偏钨酸铵((NH4)6W7O24·6H2O)溶液10mL，搅拌1小时。超声处理 30 分钟后，加入 5.0 g 聚乙二醇 (PEG 1000)。将混合物在室温下再搅拌 2 小时，然后在 60°C 的烘箱中干燥。最后，将所得固体在空气中以 2°C min-1 的加热速率在 500°C 下退火 1 小时。

 

 

PTA-TiO2复合材料是PT和纯P25以1:5的质量比混合而成。 WO3 纳米颗粒以 1:50、1:70 和 1:100 的质量比（WO3:TiO2 粉末）添加到糊状物中。通过行星式研磨 0.35 g PTA-TiO2 复合材料、特定量的 WO3、0.7 mL 去离子水、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 小时。在每个步骤中，FTO 玻璃在丙酮、异丙醇、甲醇和去离子水中彻底超声处理 15 分钟以去除污染物。通过使用 3 M 透明胶带作为玻璃棒的涂层导向装置和刮刀，将掺杂有 PTA 和 WO3 的 TiO2 糊剂沉积在 FTO 玻璃上。然后，以2°C min-1的加热速率将膜在450°C下煅烧30分钟。

 

敏化剂 N719 以每 100 毫升酒精溶液 20 毫克染料的浓度溶解在纯乙醇中。将 TiO2 电极冷却至 80°C 后，将其在室温下浸入染料溶液中 24 小时。敏化后，用无水酒精清洁电极，并用吹风机吹干。将 Pt 覆盖的反电极放置在 TiO2 电极上，并用 25 微米厚的由离聚物 Surlyn 1702 (Dupont) 制成的热熔垫圈密封。将一滴电解液，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对电极背面的孔中。有效单位面积约为 0.25 cm2。

 

染料敏化太阳能电池（DSSCs）的制备是基于磷钨酸-二氧化钛复合材料（PT）和三氧化钨纳米颗粒掺入二氧化钛光阳极，三氧化钨的加入提高了能量转换效率。 将 WO3 (WO3/TiO2 = 1/70) 引入 PT/P25 薄膜可以通过抑制可能的复合进一步促进电子转移，从而产生更高的短路电流密度 14.76 mAcm-2 和 4.94 % 的能量转换效率。