錳復(fù)合基全固態(tài)纖維染料敏化太陽能電池的制備研究

【摘要】：太陽能是一種成本低廉、能夠再生的綠色能源,其有望成為世界性能源。染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell,DSSC)具有制作成本低廉、原料儲備豐富等優(yōu)點(diǎn),故其成為太陽能電池領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。最初研究者采用硬質(zhì)平板作為DSSC的光陽極基底,考慮到硬質(zhì)平板具有一些不足,如采用的導(dǎo)電玻璃容易破碎、極高的硬度等,故其嚴(yán)重阻礙了硬質(zhì)平板DSSC的大規(guī)模運(yùn)輸使用。近年來,一種新型纖維狀的DSSC吸引了研究者的廣泛關(guān)注。研究者將高彎曲率纖維電極引入全固態(tài)纖維DSSC中,給光伏器件結(jié)構(gòu)的研究以及性能的優(yōu)化帶來了一系列新的問題,同時也使電極基底材料的選擇范圍變寬了?？紤]到傳統(tǒng)的電極材料Ti、Fe具有高熔點(diǎn)、高的質(zhì)量、難以與其他基底復(fù)合等缺陷,而金屬錳具有價格便宜、質(zhì)量輕、優(yōu)良耐腐蝕性、導(dǎo)電性好、低功函數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。于是本研究采用新型錳材料作為全固態(tài)纖維DSSC的基底材料,可以進(jìn)一步降低電池的成本,拓寬電極基底的應(yīng)用范圍。本研究通過電鍍技術(shù)和化學(xué)鍍技術(shù),分別在導(dǎo)電金屬纖維材料和不導(dǎo)電聚合物纖維材料表面沉積,制備了價格低廉、不適用導(dǎo)電玻璃的Mn復(fù)合纖維電極,并首次將該電極應(yīng)用于全固態(tài)纖維染料敏化太陽能電池中。研究內(nèi)容主要包括以下幾點(diǎn):①研究采用電鍍技術(shù)在金屬導(dǎo)電纖維銅絲上制備了錳基復(fù)合纖維基底,并首次應(yīng)用于全固態(tài)纖維DSSC。研究發(fā)現(xiàn),Mn層形貌以及Zn O納米陣列結(jié)構(gòu)對電池的光電性能有很大的影響,當(dāng)電壓=3.1V,時間=3min且[Zn2+]=0.04M時,所得全固態(tài)Zn O基纖維電池的光電性能最好,高于基于傳統(tǒng)的Ti纖維絲、不銹鋼纖維絲電池的性能;另外,基于鈦、鐵金屬絲上鍍錳得到的錳復(fù)合纖維全固態(tài)電池性能都比原來的金屬纖維全固態(tài)電池性能提高了;工作電極和對電極之間的壓力對電池性能的影響測試表明,最優(yōu)壓力為0.1MPa;全固態(tài)電池的穩(wěn)定性測試表明,電池儲存3000h后,性能沒有明顯的衰減。類似的工藝可以開發(fā)出一類在全固態(tài)纖維DSSC領(lǐng)域有應(yīng)用前景的新型基底材料;②研究通過電鍍和化學(xué)鍍相結(jié)合的技術(shù)在不導(dǎo)電聚合物PBT聚合物纖維表面制備了PBT/Cu/Mn復(fù)合基底,并首次應(yīng)用于全固態(tài)纖維DSSC。研究發(fā)現(xiàn),Mn層形貌對電池的光電性能有很大的影響,當(dāng)電壓=3.8V,時間=1min且[Cu2+]=0.034M時,所得PBT/Cu/Mn復(fù)合電極制備的全固態(tài)電池的光電性能與傳統(tǒng)Ti纖維電極全固態(tài)電池性能相當(dāng)。 【關(guān)鍵詞】：全固態(tài)纖維染料敏化太陽能電池 電化學(xué)鍍技術(shù) 錳復(fù)合纖維電極
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 緒論9-24
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 太陽能電池的研究進(jìn)展10-13
• 1.2.1 無機(jī)太陽能電池10-12
• 1.2.2 有機(jī)太陽能電池12
• 1.2.3 無機(jī)-有機(jī)雜化太陽能電池12-13
• 1.3 新型染料敏化太陽能電池的研究進(jìn)展13-23
• 1.3.1 DSSC的基本結(jié)構(gòu)13-15
• 1.3.2 DSSC的工作原理15-17
• 1.3.3 柔性DSSC光陽極基底的研究進(jìn)展17-20
• 1.3.4 全固態(tài)纖維基DSSC光陽極的研究進(jìn)展20-23
• 1.4 研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)23-24
• 1.4.1 研究內(nèi)容23
• 1.4.2 創(chuàng)新點(diǎn)23-24
• 2 實驗部分24-32
• 2.1 材料、試劑和儀器24-25
• 2.1.1 實驗材料24
• 2.1.2 實驗試劑24
• 2.1.3 實驗儀器24-25
• 2.2 全固態(tài)纖維DSSC的制備25-29
• 2.2.1 金屬光陽極基底的制備26-27
• 2.2.2 非金屬光陽極基底的制備27-28
• 2.2.3 光陽極半導(dǎo)體氧化鋅納米陣列的制備28-29
• 2.2.4 光敏染料的制備29
• 2.2.5 全固態(tài)電解質(zhì)的制備29
• 2.2.6 全固態(tài)電池的組裝29
• 2.3 分析及測試29-32
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)形貌表征29-30
• 2.3.2 光電化學(xué)特性測試30-31
• 2.3.3 電化學(xué)分析31-32
• 3 Cu/Mn復(fù)合纖維全固態(tài)DSSC的濕法制備32-47
• 3.1 Cu/Mn纖維在全固態(tài)DSSC中的應(yīng)用32-33
• 3.2 不同電鍍錳電壓對全固態(tài)電池性能的影響33-38
• 3.2.1 不同電鍍電壓對金屬錳層形貌的影響34-35
• 3.2.2 不同錳層形貌對全固態(tài)電池性能的影響35-36
• 3.2.3 電化學(xué)分析36-37
• 3.2.4 紫外光譜分析37-38
• 3.3 不同電鍍錳時間對全固態(tài)電池性能的影響38-40
• 3.3.1 不同電鍍時間對金屬錳層形貌的影響38
• 3.3.2 不同錳層形貌對全固態(tài)電池性能的影響38-39
• 3.3.3 電化學(xué)分析39-40
• 3.4 ZnO納米棒陣列結(jié)構(gòu)對全固態(tài)電池性能的影響40-43
• 3.4.1 不同水熱條件對ZnO結(jié)構(gòu)的影響40-41
• 3.4.2 不同Zn O結(jié)構(gòu)對全固態(tài)DSSC電池性能的影響41-42
• 3.4.3 電化學(xué)分析42-43
• 3.5 不同基底形貌對氧化鋅納米棒的影響43-44
• 3.6 全固態(tài)錳基電池的穩(wěn)定性測試44-45
• 3.7 本章小結(jié)45-47
• 4 PBT/Cu/Mn復(fù)合纖維全固態(tài)DSSC的濕法制備47-54
• 4.1 PBT/Cu/Mn纖維在全固態(tài)DSSC中的應(yīng)用47-49
• 4.2 不同主鹽濃度對全固態(tài)電池性能的影響49-51
• 4.2.1 不同主鹽濃度對錳基形貌的影響49-50
• 4.2.2 不同錳基形貌對全固態(tài)電池性能的影響50-51
• 4.3 不同電鍍條件對全固態(tài)電池性能的影響51-53
• 4.3.1 不同電鍍時間對全固態(tài)DSSC性能的影響51-52
• 4.3.2 不同電鍍電壓對全固態(tài)DSSC性能的影響52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 5 結(jié)論與展望54-55
• 5.1 結(jié)論54
• 5.2 展望54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻(xiàn)56-62
• 附錄62
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文62
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項目62

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

染料敏化太陽能電池柔性對電極的研究進(jìn)展    竹懷君;黃光勝;

共用一對電極同時測量心電和呼吸的方法    趙維信;

染料敏化太陽能電池對電極的研究進(jìn)展    李國;胡志強(qiáng);高巖;劉敬肖;劉貴山;

基于不同濃度鉑對電極的染料敏化太陽能電池的性能研究    黃光勝;阮曉莉;竹懷君;

染料敏化太陽能電池對電極    李靖;孫明軒;張曉艷;崔曉莉;

染料敏化太陽能電池低鉑對電極的制備和性能    馬換梅;田建華;劉懿平;單忠強(qiáng);

染料敏化太陽能電池碳對電極的制備及性能    楊盼;許晨陽;林紅;趙曉沖;李建保;

低溫制備高效透明鉑對電極及其在柔性染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用    肖堯明;吳季懷;程存喜;陳媛;岳根田;林建明;黃妙良;范樂慶;蘭章;

附著性能優(yōu)異的碳對電極的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用    儲玲玲;高玉榮;武明星;王琳琳;馬廷麗;

染料敏化太陽能電池用聚苯胺/石墨復(fù)合對電極的制備與性能研究    丁雨田;尚興記;王璟;胡勇;張增明;謝榮艷;

高性能柔性載鉑對電極的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用    傅年慶;林原;

新型、高效染料敏化太陽能電池碳對電極    羅艷紅;劉喜哲;黃振;孟慶波;

新型固態(tài)染料敏化太陽能電池對電極設(shè)計及聚吡咯對電極研究    夏江濱;陳玲;

一步法水熱合成氧化亞銅對電極及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用    郭霜霜;陳維林;王恩波;

電沉積釕作為染料敏化太陽能電池對電極研究    張三兵;李作鵬;

金屬氮化物作為高效染料敏化太陽能電池對電極的研究    崔光磊;徐紅霞;張小影;張中一;逄淑平;

低成本對電極的制備及染料敏化太陽能電池研究    陳洪燕;張騰龍;匡代彬;蘇成勇;

染料敏化太陽能電池用聚吡咯/織物對電極的制備及性能    許杰;李梅霞;祝立根;徐衛(wèi)林;柏自奎;

低溫制備染料敏化太陽能電池碳對電極    李可心;李冬梅;羅艷紅;孟慶波;

染料敏化太陽能電池氮摻雜石墨烯對電極    王桂強(qiáng);形偉;禚淑萍;

染料敏化太陽能電池光陽極和對電極新材料的探究    毛小麗

染料敏化太陽能電池新型對電極材料研究    姜奇?zhèn)?/span>

染料敏化太陽能電池磷化物/碳對電極材料的研究    竇衍葉

染料敏化太陽能電池對電極的制備及其性能研究    朱磊

染料敏化太陽能電池新型對電極材料的制備和研究    宮峰

碳材料對電極在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用    胡浩

基于異質(zhì)結(jié)和導(dǎo)電聚合物對電極的染料敏化太陽能電池研究    岳根田

染料敏化太陽能電池用聚苯胺電解質(zhì)及對電極的制備與性能研究    秦琦

染料敏化太陽能電池高性能非鉑對電極的構(gòu)筑    宋健

染料敏化太陽能電池高效穩(wěn)定電解質(zhì)及低成本對電極研究    王亮

石墨烯、C_(60)對電極在染料敏化太陽能電池中的研究    胡熠

新型復(fù)合材料的制備及其在DSCs對電極中的應(yīng)用    唐蓓蓓

硫化物催化材料的合成及在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用    姜維

染料敏化太陽能電池中新型對電極的優(yōu)化設(shè)計    趙興

摻雜FTO在量子點(diǎn)敏化太陽電池對電極中的應(yīng)用    曹奇華

基于染料敏化光伏器件石墨烯復(fù)合物對電極材料的合成及其光伏性能研究    姚蘭

染料敏化太陽能電池?zé)o鉑高效對電極研究    劉萬濤

染料敏化太陽能電池織物對電極的制備及性能研究    李梅霞

碳量子點(diǎn)制備及其在染敏太陽能電池中的應(yīng)用    陳毅文

量子點(diǎn)敏化太陽能電池中PbS對電極與TiO_2光陽極結(jié)構(gòu)的研究    艾秋琳