染料敏化納米晶太陽能電池碳黑/聚合物復(fù)合材料對電極研究

【摘要】：染料敏化納米晶太陽能電池(DSSC)是根據(jù)光合作用原理制備出來的一種新型的P-N結(jié)型光伏電池。原材料豐富、成本低、工藝相對簡單、沒有毒性并且對環(huán)境無污染等特點使其在工業(yè)生產(chǎn)中具有較大的競爭力，因而受到廣泛的關(guān)注。目前關(guān)于其研究的重點是獲得更高的光電轉(zhuǎn)換效率，提高電池的穩(wěn)定性，以及延長電池的使用壽命。 對電極作為DSSC的重要組成部分，其性能好壞直接影響到電池的填充因子以及光電轉(zhuǎn)換效率。目前性能較好的電池是以濺射有鉑層的導(dǎo)電玻璃作為對電極（鉑對電極），但鉑對電極價格昂貴，并且長期浸泡在電解質(zhì)中易被腐蝕，導(dǎo)致器件的穩(wěn)定性下降，因此很難大規(guī)模應(yīng)用。碳材料具有高的電導(dǎo)率、耐熱性、耐腐蝕性和對于三碘化物的電催化活性，而且價格低廉，可以應(yīng)用于制備對電極，本文主要開展碳黑/聚合物復(fù)合材料對電極的研究，主要內(nèi)容如下： （1）以具有高催化活性，且價格低廉的碳材料取代鉑，將碳黑與聚合物共混，配置的碳漿料用刮涂法制成對電極，用掃描電鏡、四探針、電化學(xué)工作站分別測試了碳對電極的形貌、方塊電阻、體電阻、催化活性，并用臺階儀測試了碳膜厚度，進一步得到碳對電極的體電導(dǎo)； （2）將對電極與光陽極組裝成電池后，用電化學(xué)工作站、光伏測試儀測試電池的阻抗以及光電轉(zhuǎn)換效率，并研究漿料中碳黑的濃度以及膜的厚度對電池光電轉(zhuǎn)換效率的影響。實驗表明，以質(zhì)量比為1:1（碳的質(zhì)量：聚合物的質(zhì)量）的碳漿料制得的膜厚約為17微米的對電極，構(gòu)成電池的光電轉(zhuǎn)換效率最高?？墒闺姵毓怆娹D(zhuǎn)換效率達到4.62%，其光電轉(zhuǎn)化效率達到鉑的86%（同一光陽極以鉑作為對電極，光電轉(zhuǎn)換效率為5.32%）。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 碳黑 聚合物 對電極
【學(xué)位授予單位】：寧波大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 1 太陽能電池簡介11-16
• 1.1 太陽能電池的發(fā)展11-12
• 1.2 太陽能電池的分類12-16
• 1.2.1 硅太陽電池14
• 1.2.2 多元的化合物型薄膜太陽能電池14
• 1.2.3 有機聚合物太陽能電池14-15
• 1.2.4 染料敏化納米晶太陽能電池（DSSC）15-16
• 2 染料敏化納米晶太陽能電池16-30
• 2.1 電池的結(jié)構(gòu)16-17
• 2.2 電池的工作原理17-19
• 2.3 電池的相關(guān)基本概念19-22
• 2.4 電池各部分研究進展22-30
• 2.4.1 光陽極22-24
• 2.4.2 敏化劑24-25
• 2.4.3 電解質(zhì)25
• 2.4.4 對電極25-29
• 2.4.5 論文的選題目的和依據(jù)29-30
• 3 碳黑/聚合物復(fù)合材料對電極的制備及研究30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 實驗部分30-32
• 3.2.1 實驗藥品30
• 3.2.2 光陽極的制備30-31
• 3.2.3 碳黑/聚合物復(fù)合材料對電極的制備31
• 3.2.4 電池的組裝31-32
• 3.3 不同濃度的碳黑/聚合物復(fù)合材料對電極的性能測試結(jié)果與討論32-39
• 3.3.1 復(fù)合材料對電極表面形貌分析32-33
• 3.3.2 復(fù)合材料對電極的循環(huán)伏安曲線分析33-35
• 3.3.3 復(fù)合材料對電極的方塊電阻以及體電導(dǎo)率分析35
• 3.3.4 電池的光電性能分析35-37
• 3.3.5 電池的阻抗圖譜分析37-39
• 3.4 不同厚度的碳黑/聚合物復(fù)合材料對電極的性能測試結(jié)果與討論39-44
• 3.4.1 復(fù)合材料對電極的 SEM 形貌分析39
• 3.4.2 復(fù)合材料對電極的 CV 曲線分析39-40
• 3.4.3 復(fù)合材料對電極的方塊電阻以及體電導(dǎo)率分析40-42
• 3.4.4 電池的 J-V 曲線分析42-43
• 3.4.5 電池的 EIS 圖譜分析43-44
• 3.5 小結(jié)44-45
• 4 前景與展望45-46
• 參考文獻46-53
• 在學(xué)研究成果53-54
• 致謝54

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