染料敏化太陽能電池制備方法及影響因素的研究

【摘要】：隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻，太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的綠色能源而引起了人們的更多關(guān)注。而利用電池將光能轉(zhuǎn)換成電能，成為人們研究的熱點(diǎn)。其中，染料敏化太陽能電池因具有生產(chǎn)成本相對(duì)較低、制備工藝簡(jiǎn)單及對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，吸引了國內(nèi)外科研工作者的研究興趣。 本論文工作首先以商業(yè)化的P25為TiO_2粉體，松油醇為溶劑，聚乙烯醇縮丁醛(PVB)為粘結(jié)劑，聚乙二醇-600(PEG-600)為表面活性劑，制備了TiO_2漿料，分別運(yùn)用刮刀法和料漿噴涂法制備了TiO_2膜，以N719為染料來敏化TiO_2膜，并以I~-/I_3~-作為氧化還原電對(duì)，分別采用乙醇水溶液(50V%水和50V%乙醇)，碳酸丙烯酯乙醇溶液(50V%乙醇和50V%碳酸丙烯酯)及甲氧基丙腈三種不同的溶劑體系來制備電解質(zhì)，采用磁控濺射制備了不同鉑層厚度的對(duì)電極，組裝電池。并結(jié)合I-V曲線測(cè)試系統(tǒng)，紫外可見分光光度計(jì)，X射線衍射儀(XRD)，掃描電子顯微鏡(SEM)，能量色散X射線熒光光譜儀(EDX)，電化學(xué)工作站及紅外分光光度計(jì)等儀器對(duì)TiO_2膜和電池性能進(jìn)行測(cè)試。通過對(duì)制備工藝和條件的優(yōu)化，最終使電池的光電轉(zhuǎn)換效率從1.44%提高到了3.42%。 隨后，采用一種新型的工藝—離心沉降法制備了TiO_2膜。通過對(duì)TiO_2懸浮液所選用的分散介質(zhì)、超聲分散時(shí)間、離心沉降次數(shù)、離心時(shí)間、所取懸浮液的體積以及相同體積的分散介質(zhì)對(duì)TiO_2顆粒的分散情況等因素的考察，成功地采用離心沉降法制備了TiO_2光陽極，組裝電池并測(cè)試性能。最終獲得了8.14mA/cm~2的短路電流密度和3.82%的光電轉(zhuǎn)換效率。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 染料 TiO_2膜 對(duì)電極 阻抗
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-21
• 1.1 太陽能電池9
• 1.2 染料敏化太陽能電池9-20
• 1.2.1 DSSC 的結(jié)構(gòu)與工作原理9-12
• 1.2.2 DSSC 的性能指標(biāo)12-15
• 1.2.3 DSSC 的各組件15-20
• 1.3 本論文的研究內(nèi)容和創(chuàng)新之處20-21
• 1.3.1 本論文的研究內(nèi)容20
• 1.3.2 本論文的創(chuàng)新之處20-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)中用到的主要試劑、儀器和性能測(cè)試21-25
• 2.1 主要實(shí)驗(yàn)試劑及儀器21-23
• 2.1.1 主要試劑和材料21-22
• 2.1.2 主要儀器設(shè)備及其規(guī)格22-23
• 2.2 主要性能測(cè)試23-25
• 2.2.1 J-V 曲線23
• 2.2.2 電化學(xué)阻抗譜23-24
• 2.2.3 染料吸附量24
• 2.2.4 微觀結(jié)構(gòu)與表面元素分析24-25
• 第三章 采用刮刀法與料漿噴涂法制備的 DSSC 及其性能的研究25-63
• 3.1 引言25-26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)26-32
• 3.2.1 DSSC 的制備26-30
• 3.2.2 DSSC 性能的測(cè)試30-32
• 3.3 結(jié)果與討論32-60
• 3.3.1 TiO_2膜微觀結(jié)構(gòu)的分析32
• 3.3.2 浸染料時(shí)間對(duì) DSSC 性能的影響32-35
• 3.3.3 對(duì)電極中鉑層厚度對(duì) DSSC 性能的影響35-37
• 3.3.4 PVB(aq)添加量對(duì)刮刀法制備的 DSSC 性能的影響37-43
• 3.3.5 不同電解質(zhì)體系及 PVB(aq)添加量對(duì) DSSC 性能的影響43-49
• 3.3.6 不同工藝及 PVB(aq)添加量對(duì) DSSC 性能的影響49-54
• 3.3.7 PEG-600 添加量對(duì) DSSC 性能的影響54-60
• 3.4 本章小結(jié)60-63
• 第四章 離心沉降法制備納米 TiO_2薄膜及其性能測(cè)試63-79
• 4.1 引言63-64
• 4.2 實(shí)驗(yàn)64-66
• 4.2.1 TiO_2膜的制備64-66
• 4.2.2 DSSC 的組裝及其性能測(cè)試66
• 4.3 結(jié)果與討論66-77
• 4.3.1 離心時(shí)間對(duì) DSSC 性能的影響66-70
• 4.3.2 TiO_2懸浮液體積對(duì) DSSC 性能的影響70-73
• 4.3.3 TiO_2懸浮液的不同配比對(duì) DSSC 性能的影響73-77
• 4.4 本章小結(jié)77-79
• 總結(jié)79-81
• 參考文獻(xiàn)81-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果91-92
• 致謝92-93
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見93

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