DOI: 10.1016/j.surfcoat.2021.127160
染料敏化太阳能电池（DSSCs）的液体电解质被认为是商业化的主要障碍之一。解决该问题的一种可能的方法是采用半固体电解质。在这方面，研究者使用液体和低分子量有机胶凝剂（LMOG）这两种电解质来制备半固态DSSCs，并研究它们对器件效率和长期热稳定性的影响。与传统的TiO2纳米颗粒薄膜不同，研究者引入了一种通过新型电喷雾技术制备的由TiO2纳米球（NSPs）与ZnO纳米纤维（NFs）混合的纳米复合物组成的混合氧化物层（即混合ZnO NFs+TiO2 NSPs）。当凝胶电解质渗透到微孔中时，该途径使得电解质和染料涂覆杂化膜的多孔层有效接触。使用混合氧化膜制备的LMGO基电解质半固态DSSCs表现出9.51％的功率转换效率（PCE），这比基于TiO2纳米颗粒膜的电池（5.14％）大得多。与使用液体电解质的器件相比，使用LMOG基凝胶电解质的半固态DSSCs表现出显著改善的器件性能和稳定性，这归因于其作为散射层具有增强的光捕获功能。值得注意的是，基于凝胶电解质的冠军器件产生的最大PCE为10.69％，这是迄今为止报道的此类器件的最高效率。
图1.（a）静电纺丝ZnO纳米纤维，（b）通过电喷雾工艺形成TiO2纳米球，以及（c）通过双喷嘴电喷雾制备ZnO NFs+TiO2 NSPs层的示意图。
图2.（a）ZnO纳米纤维，（b）TiO2纳米球，（c）ZnO纳米纤维和TiO2纳米球的纳米复合材料以及（d）TiO2纳米颗粒薄膜的表面SEM图像。
图3.具有不同氧化物层的凝胶和液体电解质半固态DSSCs的J-V曲线。
图4.配备凝胶和液体电解质的虚拟电池的透射率。
图5.基于混合氧化物层的凝胶和液体电解质最佳半固态DSSCs的J-V曲线。
图6.将电池置于60℃的黑暗条件下持续500h后，配备凝胶和液体电解质的器件的归一化效率降低。
