1
Mục lục
Mở đầu ..1
Ch-ơng 1: Tổng quan về vật liệu TCO . 4
1.1 Tình hình nghiên cứu chế tạo màng điện cực trong và ngoài n-ớc 4
1.2. Các ph-ơng pháp chế tạo TCO. 4
1.2.1. Phơng pháp vật lý..

.5
1.2.1.1. Ph-ơng pháp bay hơi và ng-ng kết trong chân không ..5
1.2.1.2. Phơng pháp phún xạ ca tốt. 6
1.2.1. Phơng pháp hóa học..

.8
1.2.2.1. Phơng pháp điện hóa. 8
1.2.2.2. Ph-ơng pháp sol-gen..9
1.2.2.3. Phơng pháp CVD . 11
1.2.2.4. Phơng pháp phun dung dịch trên đế nóng..12
1.3. Màng điện cực trong suốt dẫn điện ITO.13
1.4. Màng điện cực trong suốt dẫn điện SnO
2
. 13
Ch-ơng 2: Tổng quan về pin mặt trời nano TiO
2
. 16
2.1. Vật liệu nano TiO
2
. 16
2.2. Một số ứng dụng tiêu biểu của vật liệu nano TiO
2

4.3.3. Khảo sát bằng SEM 42
4.3.4. Khảo sát độ truyền qua 42
4.3.5. Khảo sát lớp tiếp xúc TiO
2
/ITO : Ag 43
4.4. Chế tạo và khảo sát tính chất màng SnO
2
44
4.4.1. Chế tạo và khảo sát tính chất màng SnO
2
: F 44
4.4.2. Chế tạo và khảo sát tính chất màng SnO
2
pha tạp Ag 47
4.4.2.1. Khảo sát màng Ag bằng XRD 48
4.4.2.2. Khảo sát màng Ag bằng SEM 50
4.4.2.3. Khảo sát màng SnO
2
: F/Ag bằng XRD 50
4.4.2.4. Khảo sát sự phụ thuộc của điện trở suất vào tỷ lệ pha tạp Ag
vào màng mỏng 52
4.4.2.5. Khảo sát tính chất lớp tiếp xúc với TiO
2
53
4.5. Biện luận kết quả 54
Kết luận 55
Tài liệu tham khảo 56

3


2

[36],[19],[7],[34],[14],[21],[27], trong lúc mà an toàn năng l-ợng đang là mối
quan tâm lớn của loài ng-ời. Để có thể phát triển bền vững, chúng ta cần phải
thoát khỏi sự lệ thuộc vào nguồn năng l-ợng hoá thạch vì chúng gây ô nhiễm,
làm trái đất nóng lên và bản thân nó cũng sẽ cạn kiệt sau khoảng 50 năm nữa.
Giới khoa học trông cậy vào nguồn năng l-ợng tái tạo. Trong đó, quan trọng nhất
là năng l-ợng mặt trời. Các nhà khoa học đã tính toán chỉ cần thu lấy năng l-ợng
mặt trời chiếu xuống 0,1% diện tích bề mặt trái đất và chỉ cần một hiệu suất
chuyển đổi khiêm tốn là 10% thành điện năng là chúng ta đã thoả mãn hoàn toàn
nhu cầu năng l-ợng của toàn nhân loại. Nguồn năng l-ợng này là vô tận, giá rẻ,
tại chỗ và sạch, không làm mất cân bằng sinh thái trên quy mô toàn cầu. Do đó
có thể đánh giá sự ra đời pin mặt trời thế hệ mới dựa trên cơ sở vật liệu nano TiO
2

là hết sức cấp thiết. Đây chính là cứu cánh cho mục tiêu phát triển bền vững và
tr-ờng tồn của nhân loại trên trái đất. Sự ra đời của pin mặt trời trên cơ sở vật liệu
nano TiO
2
đ-ợc giới khoa học kỹ thuật và kinh tế thế giới coi là lời giải cho bài
toán chuyển đổi năng l-ợng mặt trời ở quy mô toàn cầu.
Theo xu h-ớng chung của thế giới, các nh khoa học Việt Nam cũng có
nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ chế tạo v tính chất của mng TCO.
Có thể kể ra đây những trung tâm, phòng thí nghiệm tiêu biểu nghiên cứu về
TCO: Viện khoa học vật liệu (ITMS); Trung tâm Khoa học tự nhiên & Công
nghệ Quốc gia; Tr-ờng Đại học Bách khoa H Nội; Đại học Khoa học tự nhiên
Thnh phố Hồ Chí Minh; Phòng thí nghiệm Vật lý ứng dụng, Bộ môn Vật lý chất

5
rắn, Bộ môn Vật lý Đại c-ơng, Khoa Vật lý, Đại học Khoa học tự nhiên - Đại

3
: Sn thuộc chủng loại mng bán dẫn trong suốt dẫn điện TCO.
Các màng TCO đã đ-ợc nghiên cứu từ lâu, chúng ta có thể tìm thấy những ti
liệu từ những năm 70, v ngy cng phát triển. ứng dụng quan trọng nhất của
mng điện cực trong suốt dẫn điện đó l trong các thiết bị quang điện, đặc biệt l
điện cực cho pin mặt trời[36],[19],[7],[34],[14],[21],[27]. Trong ứng dụng này
phẩm chất của mng TCO đ-ợc đánh giá qua điện trở, độ truyền qua, độ phản xạ,
độ bám dính, độ bền hoá học, Để lm điện cực cho pin mặt trời thì mng điện
cực phải thỏa mãn những điều kiện sau [19]:
- Điện trở suất < 10
-4
cm.
- Độ truyền qua T > 85%.
- Hệ số phản xạ R < 10%.
- Hệ số hấp thụ < 5%.
- Vùng cấm E > 3.6 eV.

1.2. Các ph-ơng pháp chế tạo TCO.
Để có thể chế tạo vật liệu có kích th-ớc nanomet có rất nhiều ph-ơng
pháp. Có thể nói lịch sử các ph-ơng pháp chế tạo vật liệu gắn liền với lịch sử phát

7
triển của con ng-ời. Riêng việc tìm hiểu t-ờng tận một ph-ơng pháp cũng đã là
một vấn đề phức tạp bởi tính đa dạng và phong phú của nó. Do đó, trong luận văn
này chúng tôi chỉ nêu một cách tổng quát về một vài ph-ơng pháp thông dụng đã
đ-ợc sử dụng để chế tạo vật liệu nano nói chung và vật liệu TCO

nói riêng.
Nh- chúng ta biết, cho đến nay đã có rất nhiều ph-ơng pháp truyền thống
và biến thể khác nhau đ-ợc sử dụng để chế tạo vật liệu. Tuy nhiên về nguyên tắc

P
s
là áp suất trên bề mặt vật liệu.
M là khối l-ợng phân tử.
T là nhiệt độ bay hơi.
- Ph-ơng pháp bay hơi bằng chùm điện tử: Nhiệt đ-ợc cung cấp trực tiếp
nhờ chùm điện tử đ-ợc gia tốc có năng l-ợng cao hội tụ trên bề mặt vật liệu, ở
nhiệt độ cao ITO trở nên dẫn điện nên có thể áp dụng ph-ơng pháp này.
- Ph-ơng pháp bốc bay bằng chùm laser: Chùm laser công suất lớn đ-ợc
hội tụ để đốt nóng vật liệu. Bằng ph-ơng pháp này có thể tạo đ-ợc màng có độ
sạch cao.
1.2.1.2. Ph-ơng pháp phún xạ catốt [26].
Đây là ph-ơng pháp rất thông dụng do những -u điểm nổi trội của nó.
Ph-ơng pháp này có thể dùng để bốc bay các hợp chất. Vật liệu đ-ợc bốc bay do
sự bắn phá của các ion khí trơ tạo thành từ trạng thái plasma giữa anốt và catốt.
Chính vì vậy, các nguyên tử bốc bay có năng l-ợng rất lớn và do đó có thể bám
dính vào đế tốt. Hơn nữa, do các nguyên tử thoát khỏi từ bề mặt với xác suất nh-
nhau nên màng tạo thành rất đúng hợp thức và có độ đồng đều cao.
Ta có thể phân chia ph-ơng pháp phún xạ catốt thành một số loại sau:
- Phún xạ một chiều (Hình 1.1a): Cơ chế của nó vẫn là bốc bay vật liệu do
sự bắn phá của các ion khí trơ ở trạng thái plasma, nh-ng ph-ơng pháp này chỉ áp
dụng để chế tạo từ các vật liệu dẫn điện.

9
- Phún xạ RF (Hình 1.1b): Trong ph-ơng pháp này thế đặt vào hai đầu
điện cực là thế xoay chiều với các vật liệu cách điện hay có trở kháng lớn thì
ph-ơng pháp phún xạ một chiều không sử dụng đ-ợc do có sự hình thành thế
ng-ợc ngăn dòng vật liệu bay tới đế. Để khắc phục hiện t-ợng đó ta có ph-ơng
pháp phún xạ RF (phún xạ xoay chiều dùng dải tần sóng radio).
- Ph-ơng pháp phún xạ Magnetron: Để nâng cao hiệu suất bốc bay trong

không
Chân
không
Hình 1.1a Phún xạ DC
Hình 1.1b Phún xạ RF
-V(DC)
13.6 MHz

10
tốn thấp nh- các ph-ơng pháp vật lý. Trong ph-ơng pháp này ng-ời ta th-ờng
dựa trên nguyên tắc kết hợp hoá học nhờ một số phản ứng nh- thuỷ phân, nhiệt
phân, phản ứng oxy hoá - khử, để chế tạo vật liệu. Do quá trình và cách thức
chế tạo vật liệu ảnh h-ởng mạnh đến cấu trúc, tính chất và nhiều thông số khác
của vật liệu cho nên thông th-ờng ng-ời ta phân loại ph-ơng pháp này dựa trên
cách thức chế tạo vật liệu.
1.2.2.1. Ph-ơng pháp điện hoá.
Ph-ơng pháp anốt hoá: Đây là một ph-ơng pháp dựa trên phản ứng oxy
hoá - khử ở các điện cực để tạo màng với độ dày theo ý muốn và đ-ợc sử dụng
rộng rãi trong công nghiệp.
Ph-ơng pháp này đ-ợc dùng chủ yếu để tạo các màng ôxít của kim loại
nh- Al, Ta, Nb, Ti, Zr, Kim loại bị ôxi hoá là anốt đ-ợc nhúng trong dung dịch
điện ly và anốt lấy ion ôxy từ dung dịch. Tốc độ lớn lên của màng tỉ lệ với luỹ
thừa cơ số e của c-ờng độ điện tr-ờng. Có thể dùng ph-ơng pháp dòng không đổi
hoặc thế không đổi cho ph-ơng pháp ôxy hoá anốt. Trong một số tr-ờng hợp có
thể dùng axít làm chất điện ly.
Một số chất điện ly có khả năng hoà tan ôxít vừa tạo thành làm cho màng
bị xốp và sự ôxy hoá phải thông qua các lỗ xốp. Độ dày của màng tỉ lệ với thời
gian ôxy hoá và dòng ôxy hoá. Các chất điện ly mà không có hiệu ứng hoà tan
nào đối với màng ôxít đang lớn thì sau khi đạt đ-ợc độ dày nào đó (giữ nguyên
thế) tốc độ ôxy hoá sẽ giảm mạnh xuống không, độ dày cuối cùng của màng tỉ lệ

tan với nhau qua các phản ứng thuỷ phân và ng-ng tụ ta sẽ đ-ợc gel. Quá trình
sol-gel có thể cho ta gel chứa toàn bộ các chất tham gia phản ứng và dung môi
ban đầu hoặc kết tủa gel tách khỏi dung môi có khi là cả các chất sau phản ứng.
Với đa số các phản ứng thì tốc độ phản ứng thuỷ phân th-ờng lớn hơn tốc độ của
phản ứng ng-ng tụ.
Tuy nhiên đối với những màng có độ dày t-ơng đối thì ph-ơng pháp này
còn gặp nhiều khó khăn.
Ph-ơng pháp sol-gel đi từ các tiền chất khác nhau đòi hỏi công nghệ
không giống nhau và phạm vi ứng dụng khác nhau. Thông th-ờng có thể chia
ph-ơng pháp này thành ba loại chính nh- sau:
- Ph-ơng pháp sol-gel đi từ thuỷ phân các muối: Các muối sau khi hoà tan
vào n-ớc sẽ xảy ra hiện t-ợng các ion của nó kết hợp với n-ớc để tạo phức chứa
n-ớc. Quá trình thuỷ phân phức chứa n-ớc này tạo ra các phức đơn, các phức đơn
tiếp tục ng-ng tụ với nhau để tạo ra phức đa nhân(hạt keo-sol). Các muối th-ờng
đ-ợc sử dụng cho ph-ơng pháp này là muối của axít nitric, axít clohydric và axit
sulfuric. Ph-ơng pháp này có thể dùng để điều chế bột rất mịn cho pin nh-
MnO
2
, tổng hợp bột oxit, TiO
2
, Ưu điểm của ph-ơng pháp này là nguyên liệu
rẻ tiền do đó giá thành sản phẩm thấp hơn những ph-ơng pháp khác. Tuy nhiên,
do các muối nitrat và clorua th-ờng là các chất điện giải mạnh, t-ơng tác ion sau
phản ứng dễ xúc tác quá trình lớn lên của mầm. Vì vậy khó điều chỉnh để có hạt
kích th-ớc nano mét.
- Ph-ơng pháp sol-gen đi từ thuỷ phân các phức chất. Phức chất th-ờng
đ-ợc dùng là phức chất của cation kim loại với các phối tử hữu cơ. Các phối tử
hữu cơ ở đây gồm có axit citric, axit cacboxylic, axit oleic, axit naphtalic,

13

xuống, lọc lấy ra ngoài.

14
Muốn tạo bột oxít kim loại, thay cho chân không cao ng-ời ta cho khí oxy
ở áp suất thấp thích hợp thổi qua bình. Cùng với sự ng-ng đọng trên bề mặt, có
các phản ứng hóa học xảy ra tạo đ-ợc bột với thành phần mong muốn.
1.2.2.4. Ph-ơng pháp phun dung dịch trên đế nóng.
Trong ph-ơng pháp này, dung dịch muối chứa các thành phần của hợp
chất đ-ợc phun, lắng đọng trên đế nóng và bị oxi hoá thành oxit kim loại. Thành
phần của màng thay đổi khi thay đổi thành phần dung dịch phun. Khí nén tạo áp
suất th-ờng là khí trơ hoặc không khí. Ph-ơng pháp này có thể cho phép tạo
màng có diện tích rộng, độ bám đế tốt, khả năng đồng đều cao. Mặt khác, do
thiết bị sử dụng đơn giản nên ph-ơng pháp này khá kinh tế. Tuy nhiên, ph-ơng
pháp này có hạn chế là tạp chất trong môi tr-ờng có thể ảnh h-ởng tới chất l-ợng
của vật liệu. Điển hình của ph-ơng pháp này là công nghệ chế tạo màng ITO,
màng SnO
2
cho pin mặt trời[35].
Trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này, chúng tôi đã lựa
chọn ph-ơng pháp "Phun dung dịch trên đế nóng" để chế tạo vật liệu ITO và các
vật liệu TCO khác .
1.3. Màng điện cực trong suốt dẫn điện ITO.
Mng mỏng In
2
O
3
pha tạp thiếc ITO đ-ợc nghiên cứu rất rộng rãi vì khả
năng ứng dụng rất tốt, đ-ợc đánh giá l mng dẫn điện tốt nhất [27] , ứng dụng
chế tạo pin mặt trời với độ truyền qua lớn, điện trở bề mặt nhỏ, độ bền cao. Hiện
nay ng-ời ta sử dụng nhiều ph-ơng pháp để chế tạo màng: Phún xạ, phun nhiệt

2
, CH
4
,
Màng này có -u điểm là độ bám dính cao, độ bền hóa học tốt, không bị phá hủy
bởi H
2
O và khá bền vững cả khi có tác động của dung dịch muối- axít. Đặc biệt
màng có tính dẫn điện tốt, độ trong suốt cao, chi phí sản xuất thấp nh-ng màng
này lại có nh-ợc điểm là bị phá hủy trong axít HF. Các ph-ơng pháp chế tạo
thông dụng là: Bốc bay nhiệt trong chân không, phún xạ catốt, phun phủ bằng hơi
hóa học, thủy phân bụi dung dịch, Các tạp chất đ-ợc sử dụng là: Sb, F,
Chúng tôi xin giới thiệu một số kết quả nghiên cứu màng SnO
2
đã công bố trên
thế giới (Bảng 1.2).
Chúng ta có thể thấy đ-ợc mng ô-xít thiếc có chất l-ợng không thua kém
gì mng Indi ô-xít, có khả năng thay thế rất tốt cho điện cực bằng Indi ô-xít.
Mng SnO
2
hiện nay đ-ợc pha tạp chủ yếu bằng Flo, v điện trở bề mặt của mng
SnO
2
: F ở mức 10 /, độ truyền qua trên 80%.

16
B¶ng 1.1 : KÕt qu¶ nghiªn cøu vËt liÖu ITO .
Tài liệu
tham khảo
Phương pháp

-4
cm
 >10
-3
cm [15]
ITO:Sn
 CVD
 Phún xạ

 400
o
C
 Nhiệt độ phòng
 0.083 - 0.089 cm
 0.021- 0.023 cm
[33]
In2O3:Sn
Phun thủy phân
10 wt%Sn, 525
o
C
35/
> 90%


, min trong khoảng
500 - 800
[9]
In2O3:CdO

5% Cd/In
16800 S/cm

17
B¶ng 1.2 : KÕt qu¶ nghiªn cøu vËt liÖu SnO
2
.
Tài liệu tham
khảo
Phương pháp
chế tạo
Thông số chế tạo
Điện trở
(điện trở suất,
độ dẫn)
Độ truyền qua
Thông tin bổ sung
[22]
SnO
2

Phun nhiệt

tăng, còn điện trờ thì
ngược lại.
[10]
SnO
2
:F
SnO
2
:Sb
Phun dung
dịch
Td=350-400
o
C
 5.65 /

 70% (800nm)
[17]
SnO
2
:Sb
Phun nhiệt
phân
400
o
C, 2wt%
SbCl
3

2.17 /

Áp suất 6.5*10
4
Nm
[20]
SnO
2
:F
Sol nhiệt phân
(Pyrosol)
530
o
C
<10 /
~ 3.9 10
-4
cm
~ 85%
SnCl
4
.5H
2
O + nước + C
2
H
5
OH,
điều chỉnh PH bằng HCl
Dùng NH
4
F+HF (.091 M)

pha Anatase có hoạt tính cao hơn và nó đ-ợc sử dụng trong cấu trúc pin mặt trời
quang điện hóa nano TiO
2
.

E
g
= 3.2 eV Anatase
3.0 eV Rutile
UV- ray 380 nm Anatase
410 nm Rutile

Ti
+
(3d)
Vùng dẫn
O
2-
(2p)
Vùng hoá trị
Hình 2.1: Sơ đồ chuyển mức năng l-ợng electron
của TiO
2
khi bị kích thích

xúc tác cho phản ứng tách n-ớc. Các sản phẩm tạo thành có thể ứng dụng trong
pin nhiên liệu [29].
TiO
2
+ h h
+
+ e
-
(2)
h
+
+ H
2
O H
+
+ OH
-
(3)
e
-
+ O
2
+ H
+
HO
2
(4)
2H
2
O = O


20
Tác dụng khử độc và làm sạch n-ớc của TiO
2
cũng đ-ợc ứng dụng trong
nuôi trồng thủy sản: N-ớc thải sau mỗi chu kỳ nuôi sẽ chứa nhiều độc tố gây hại
và cũng là nguồn gây bệnh. Nên sau mỗi chu kỳ nuôi trồng chúng ta cần phải
thay nguồn n-ớc. Sử dụng TiO
2
làm tác nhân khử loại độc tố tr-ớc khi thải nguồn
n-ớc này ra môi tr-ờng là một điều hết sức cần thiết để bảo vệ môi tr-ờng sinh
thái. Điều này sẽ làm hạn chế một cách tối đa nguồn gốc gây dịch bệnh. Sử dụng
công nghệ khử độc tố dựa trên tính chất quang xúc tác của TiO
2
hứa hẹn những
thành công trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản ở n-ớc ta, một lĩnh vực mà n-ớc ta
có nhiều -u thế. Tính chất này của TiO
2
còn đ-ợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
khác nh- khử độc tố chứa trong khí thải công nghiệp, nguồn n-ớc thải công
nghiệp.
Quang xúc tác của TiO
2
đang đ-ợc nghiên cứu và ứng dụng mạnh mẽ:
Dùng TiO
2
phủ trên bề mặt hoặc trộn vào các dụng cụ lọc nh- gốm, xốp, thuỷ
tinh, nhựa, giấy lọc, vải, có thể tự làm sạch, chống gỉ và chống mốc. Phủ trên
nền, t-ờng để diệt khuẩn và phân huỷ các hơi độc hại trong phòng. Tạo ra các bề
mặt tự tẩy rửa, không cần đến hoá chất và tác động cơ học nh- phủ trên t-ờng,

Ngoài ra, TiO
2
còn đ-ợc sử dụng để xác định nồng độ các chất khí độc có
trong môi tr-ờng nh- CO, NO,
Vật liệu màng mỏng với nền là TiO
2
khi pha thêm các hạt sắt từ hay đ-ợc
gọi là bán dẫn từ loãng. Chúng có năng l-ợng từ dị h-ớng cao và moment từ
vuông góc với mặt phẳng. Đây là những tính chất rất quý báu của vật liệu ghi từ
vuông góc vì vật liệu này có khả năng l-u giữ thông tin với mật độ rất lớn. Màng
mỏng từ đa lớp có từ trở khổng lồ đ-ợc sử dụng để đo từ tr-ờng rất thấp. Những
tính chất quý báu trên đ-ợc ứng dụng trong điện tử và tin học.

2.3. Pin mặt trời thế hệ mới nano TiO
2
.
2.3.1. Một vài nét về lịch sử phát triển của pin mặt trời.
Pin mặt trời là linh kiện chuyển hóa trực tiếp ánh sáng mặt trời thành điện
năng. Pin mặt trời đ-ợc chế tạo dựa trên hiệu ứng quang điện, một hiệu ứng đã
đ-ợc các nhà khoa học phát hiện ra cách đây gần 2 thế kỷ.
Vào năm 1883 Frit đã chế tạo ra pin selenium đầu tiên với điện cực bằng
vàng. Sau đó ít lâu Minchin đã chế tạo ra pin mặt trời với cấu trúc
Al/electrolyte/Se/Al, đạt điện thế 0.5V. Nh-ng phải đến nửa thế kỷ sau khi
Schottky đ-a ra lý thuyết về hiệu ứng quang điện, rào thế Schottky và đồng thời
với sự phát hiện của Ohe năm 1941 về hiệu ứng quang điện trong Si thì mới mở
ra thời kỳ phát triển mạnh mẽ của pin mặt trời.

22
Đã có nhiều ứng dụng to lớn của Pin mặt trời nh- làm nguồn phát điện cho
các trạm không gian, các tầu du hành vũ trụ.

vào năm 1978. Với việc sử dụng chất màu này đã làm cho phổ hấp thụ của TiO
2

kéo dài đến miền có b-ớc sóng 500nm. Tuy nhiên loại pin này có hiệu suất thấp
và chất màu không bền.

23
Vào năm 1990 M.Gratzel và B.ORogen đã công bố loại pin mặt trời
quang điện hóa sử dụng hạt Nano Titan Dioxide với chất mầu nhạy quang
Ruthenium có đỉnh hấp thụ là 550 nm. Đây là loại pin t-ơng đối ổn định và có
hiệu suất chuyển hóa từ 7-10% [11].
Gần đây M.Gratzel tiếp tục đ-a ra một loại chất màu nhạy quang mới gọi
là chất màu Đen. Với chất màu này, hiệu suất chuyển hóa của Pin TiO
2
lên
cao hơn 11% [13].
Pin mặt trời nano TiO
2
gồm có một điện cực phát là lớp màng TiO
2
dày
khoảng 10 m, đ-ợc chế tạo trên lớp màng dẫn điện trong suốt TCO.

Điện cực thu gồm có lớp màng Pt dầy khoảng 10 nm, đ-ợc phủ trên màng
dẫn điện SnO
2
hoặc ZnO.
Không gian giữa hai điện cực đ-ợc lấp đầy bằng dung dịch điện ly với cặp
Oxy hóa khử I
-

Cơ chế hoạt động của pin quang điện hoá có thể mô tả bởi các quá trình
sau:
- Khi chất màu hấp thụ ánh sáng chuyển sang trạng thái kích thích:
S
0
+ h S
+
+ e
-
(7)
- Hạt tải bị phân tách trên chuyển tiếp TiO
2
/ dung dịch điện ly. Điện tử
chuyển động vào điện cực TiO
2
, tạo thành dòng ở mạch ngoài và chuyển động về
phía điện cực thu. Còn lỗ trống S
+
thì bị khử bởi chất khử trong dung dịch điện ly:
S
+
+ Red S
0
+ Ox (8)
- Chất Oxy hoá nhận điện tử ở cực catốt để trở về trạng thái ban đầu:
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của pin mặt trời quang điện hoá
e

-
+ e
-

+ S
o

e
-
+
h

e
-

25
Ox + e
-
Red (9)
- Chuyển động của các phần tử Redox là chuyển động khuếch tán trong
dung dịch điện ly.
Hiệu suất chuyển hoá quang điện của loại pin này phụ thuộc vào rất nhiều
yếu tố, quan trọng nhất là bản thân vật liệu TiO
2
, sau đó là chất mầu, cặp oxy
hóa khử, và điện cực phát và điện cực thu. Hiện nay nhiều vấn đề vẫn còn là khó
khăn mà các nhà khoa học và công nghệ phải v-ợt qua.