锡掺杂对TiO2 薄膜结晶度的影响及其在染料敏化太阳能电池中的增效机制研究

本研究通过溶胶-凝胶法合成Sn掺杂TiO2 薄膜（0.5-1 mol%），系统探究其对DSSC光阳极性能的调控作用。结果表明Sn4+ 掺杂促进TiO2 由锐钛矿相向金红石相转变，带隙从3.1eV降至2.8eV，显著提升Voc 和Jsc ，最终实现DSSC效率提升5.4%，为新型光能转换材料开发提供重要参考。

　　

在能源危机与环境污染的双重压力下，染料敏化太阳能电池(DSSC)因其制备成本低、环境友好等优势成为硅基太阳能电池的重要替代方案。作为DSSC的核心组件，光阳极材料直接影响光电转换效率，其中TiO₂
因其优异的电荷传输性能和化学稳定性被广泛研究。然而，纯TiO₂
存在带隙较宽(3.1eV)、光生载流子复合率高等瓶颈问题。为此，拉贾斯坦大学与MNIT的研究团队创新性地采用锡(Sn)掺杂策略，通过调控TiO₂
的晶体结构与电子特性来提升DSSC性能。

研究采用溶胶-凝胶法制备不同Sn掺杂浓度(0.5-1 mol%)的TiO₂
薄膜，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等技术系统表征材料特性，并构建DSSC器件评估光电性能。

【XR-D Approach- Structural Examination】
XRD分析显示Sn掺杂诱导TiO₂
发生锐钛矿相向金红石相的转变，且随Sn浓度增加，衍射峰向高角度偏移，证实Sn⁴⁺
成功掺入晶格。Scherrer方程计算表明掺杂使晶粒尺寸减小，比表面积增大。

【Characterization Techniques-】
SEM-EDX证实Sn元素均匀分布，UV-Vis测试通过Tauc图计算显示带隙从3.1eV降至2.8eV，显著拓宽可见光响应范围。电化学测试表明0.5 mol%掺杂样品具有最优电荷传输速率，但过量掺杂会导致复合中心增加。

【Conclusion-】
研究证实Sn掺杂通过三重机制提升DSSC性能：(1)促进相变增加活性位点；(2)降低带隙增强光捕获；(3)优化能级匹配提升V_oc
。最优掺杂浓度下实现5.4%的效率提升，为设计高效稳定光阳极提供新思路。该成果发表于《Journal of the Indian Chemical Society》，不仅推动DSSC技术发展，对光催化、传感器等领域也有重要启示价值。