染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極材料的合成及性能研究

【摘要】：染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）是一類廉價(jià)、綠色的光伏器件。對(duì)電極在DSSC中起著傳輸電子及催化電解質(zhì)I_3-/I-電對(duì)氧化還原的作用。目前廣泛采用的鍍鉑對(duì)電極成本較高。開發(fā)低鉑或非鉑對(duì)電極材料有較重要的科學(xué)意義。 本文系統(tǒng)研究了鉑/石墨烯復(fù)合材料（Pt-Graphene）、聚苯胺（PANI）以及聚吡咯/石墨烯復(fù)合物（PPy-Graphene）等對(duì)電極材料的合成及其對(duì)DSSC光電性能的影響；另外，探討了硫化銻及其復(fù)合物的制備和光電性能研究。主要研究?jī)?nèi)容如下： （1）用硼氫化鈉同步還原聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）功能化石墨烯氧化物和氯鉑酸，合成了Pt-Graphene。復(fù)合物對(duì)電解質(zhì)I_3-/I-電對(duì)有良好的氧化還原催化活性，并具有良好的導(dǎo)電性。復(fù)合物中鉑的質(zhì)量含量為60%時(shí)DSSC的光伏效率最高可達(dá)6.08%，明顯高于傳統(tǒng)鉑對(duì)電極的5.71%。 （2）在導(dǎo)電玻璃表面原位聚合形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)PANI。透明的PANI對(duì)電極可以用作雙面活性DSSC。當(dāng)入射光分別從雙面照射光陽(yáng)極和對(duì)電極，電池光伏效率為6.24%和4.06%。均高于鉑對(duì)電極的6.03%和2.74%。 （3）用Fe_2O_3為模板合成了PPy-Graphene，該對(duì)電極材料對(duì)電解質(zhì)I_3-/I-電對(duì)的氧化還原有較強(qiáng)催化能力；復(fù)合物能有效降低對(duì)電極/電解質(zhì)界面電荷轉(zhuǎn)移阻抗，獲得了4.35%的光伏效率，達(dá)到相同條件下鉑對(duì)電極轉(zhuǎn)換效率的85%。 （4）通過(guò)溶劑熱法合成了G-Sb_2S_3，復(fù)合物中Sb_2S_3納米顆粒在石墨烯表面均勻分布。Sb_2S_3與石墨烯之間的相互作用能有效分離光生電荷。石墨烯含量對(duì)復(fù)合物光催化活性有較大影響，最佳復(fù)合比例的復(fù)合物表現(xiàn)出最佳的可見光降解活性和穩(wěn)定性。 （5）通過(guò)溶劑熱法合成了由納米棒狀組裝而成的樹枝狀Sb_2S_3，研究了其形貌控制因素及生長(zhǎng)機(jī)理。用其構(gòu)建的電化學(xué)傳感器可用于多巴胺檢測(cè)，該傳感器具有較寬的線性檢測(cè)范圍和較低的檢測(cè)限，并對(duì)抗壞血酸有較強(qiáng)的抗干擾能力。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽(yáng)能電池 對(duì)電極 聚苯胺 鉑/石墨烯 聚吡咯/石墨烯
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TM914.4;TB332
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展11-13
• 1.1.1 硅系太陽(yáng)能電池11-12
• 1.1.2 化合物薄膜太陽(yáng)能電池12
• 1.1.3 聚合物薄膜太陽(yáng)能電池12
• 1.1.4 染料敏化太陽(yáng)能電池12-13
• 1.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)及工作原理13-16
• 1.2.1 染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)13-16
• 1.2.2 染料敏化太陽(yáng)能電池工作原理16
• 1.3 染料敏化太陽(yáng)能電池的主要性能表征參數(shù)16-18
• 1.3.1 短路電路 Jsc17
• 1.3.2 開路電壓 Voc17
• 1.3.3 填充因子 FF17-18
• 1.3.4 光電轉(zhuǎn)換效率η18
• 1.4 對(duì)電極的研究進(jìn)展18-23
• 1.4.1 鉑對(duì)電極18-20
• 1.4.2 非鉑金屬對(duì)電極20
• 1.4.3 碳材料對(duì)電極20-22
• 1.4.4 導(dǎo)電聚合物對(duì)電極22
• 1.4.5 其它對(duì)電極22-23
• 1.5 本論文的選題背景和主要研究23-25
• 第二章 鉑/石墨烯復(fù)合材料對(duì)電極在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用25-39
• 2.1 前言25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備26-27
• 2.2.1 試劑26-27
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程27-30
• 2.3.1 鉑/石墨烯復(fù)合物的合成27-28
• 2.3.2 不同鉑負(fù)載量的鉑/石墨烯復(fù)合材料對(duì)電極染料敏化太陽(yáng)能電池的組裝28
• 2.3.3 樣品表征及性能測(cè)試儀器28-30
• 2.4 結(jié)果與討論30-37
• 2.4.1 鉑/石墨烯復(fù)合物結(jié)構(gòu)和形貌表征30-33
• 2.4.2 鉑/石墨烯復(fù)合材料對(duì)電極循環(huán)伏安測(cè)試33-35
• 2.4.3 鉑/石墨烯復(fù)合材料對(duì)電極交流阻抗測(cè)試35-36
• 2.4.4 鉑/石墨烯復(fù)合材料對(duì)電極組裝成的染料敏化太陽(yáng)能電池的光伏性能36-37
• 2.5 本章結(jié)論37-39
• 第三章 原位制備網(wǎng)狀聚苯胺對(duì)電極及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用39-49
• 3.1 前言39-40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備40
• 3.2.1 試劑40
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備40
• 3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程40-42
• 3.3.1 原位制備聚苯胺對(duì)電極40-41
• 3.3.2 聚苯胺對(duì)電極和鉑對(duì)電極的組裝41
• 3.3.3 樣品表征及性能測(cè)試儀器41-42
• 3.4 結(jié)果與討論42-48
• 3.4.1 聚苯胺對(duì)電極的結(jié)構(gòu)、形貌表征42-44
• 3.4.2 聚苯胺對(duì)電極循環(huán)伏安測(cè)試44-46
• 3.4.3 聚苯胺對(duì)電極交流阻抗測(cè)試46-47
• 3.4.4 聚苯胺對(duì)電極組裝成的染料敏化太陽(yáng)能電池的光伏性能47-48
• 3.5 本章結(jié)論48-49
• 第四章 聚吡咯/石墨烯復(fù)合材料對(duì)電極在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用49-59
• 4.1 前言49-50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備50
• 4.2.1 試劑50
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備50
• 4.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程50-52
• 4.3.1 聚吡咯/石墨烯復(fù)合物的合成50
• 4.3.2 聚吡咯、聚吡咯/石墨烯復(fù)合物和鉑對(duì)電極染料敏化太陽(yáng)能電池的組裝50-51
• 4.3.3 樣品表征及性能測(cè)試儀器51-52
• 4.4 結(jié)果與討論52-57
• 4.4.1 對(duì)電極材料的形貌、結(jié)構(gòu)表征52-54
• 4.4.2 聚吡咯、聚吡咯/石墨烯復(fù)合物對(duì)電極循環(huán)伏安測(cè)試54-55
• 4.4.3 聚吡咯、聚吡咯/石墨烯復(fù)合物對(duì)電極對(duì)電極交流阻抗測(cè)試55-56
• 4.4.4 聚吡咯、聚吡咯/石墨烯復(fù)合物對(duì)電極組裝成的染料敏化太陽(yáng)能電池的光伏性能56-57
• 4.5 本章結(jié)論57-59
• 第五章 硫化銻/石墨烯復(fù)合材料的制備及其可見光催化性能研究59-69
• 5.1 前言59-60
• 5.2 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備60
• 5.2.1 試劑60
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備60
• 5.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程60-62
• 5.3.1 G-Sb_2S_3復(fù)合物的合成60-61
• 5.3.2 樣品表征及性能測(cè)試61-62
• 5.4 結(jié)果與討論62-67
• 5.4.1 G-Sb_2S_3復(fù)合物結(jié)構(gòu)和形貌表征62-64
• 5.4.2 G-Sb_2S_3復(fù)合物光催化性能及機(jī)理表征64-67
• 5.5 本章結(jié)論67-69
• 第六章 樹枝狀硫化銻的合成及其電化學(xué)性能研究69-81
• 6.1 前言69-70
• 6.2 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備70
• 6.2.1 試劑70
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備70
• 6.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程70-71
• 6.3.1 樹枝狀 Sb_2S_3的合成70
• 6.3.2 樣品表征及性能測(cè)試70-71
• 6.4 結(jié)果與討論71-79
• 6.4.1 樹枝狀 Sb_2S_3結(jié)構(gòu)和形貌表征71-77
• 6.4.2 樹枝狀 Sb_2S_3的電化學(xué)測(cè)試77-79
• 6.5 本章結(jié)論79-81
• 第七章 結(jié)論81-83
• 參考文獻(xiàn)83-95
• 致謝95-97
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄97-98

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

染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極    李靖;孫明軒;張曉艷;崔曉莉;

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

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

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新型固態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極設(shè)計(jì)及聚吡咯對(duì)電極研究    夏江濱;陳玲;

一步法水熱合成氧化亞銅對(duì)電極及其在染料敏化太陽(yáng)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(yáng)能電池對(duì)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(yáng)能電池對(duì)電極的研究    崔光磊;徐紅霞;張小影;張中一;逄淑平;

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

染料敏化太陽(yáng)能電池用聚吡咯/織物對(duì)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(yáng)能電池碳對(duì)電極    李可心;李冬梅;羅艷紅;孟慶波;

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

染料敏化太陽(yáng)能電池新型對(duì)電極材料研究    姜奇?zhèn)?/span>

染料敏化太陽(yáng)能電池磷化物/碳對(duì)電極材料的研究    竇衍葉

染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極的制備及其性能研究    朱磊

染料敏化太陽(yáng)能電池新型對(duì)電極材料的制備和研究    宮峰

碳材料對(duì)電極在染料敏化太陽(yáng)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(duì)電極的染料敏化太陽(yáng)能電池研究    岳根田

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