染料敏化太陽(yáng)能電池電極制備工藝研究

【摘要】：隨著對(duì)能源的需求逐漸增大,新能源的開(kāi)發(fā)和利用成為人類(lèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。作為一種清潔能源,太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)利用一直受到廣泛關(guān)注。在此背景下染料敏化納米晶太陽(yáng)能電池(DSSC)的研究開(kāi)發(fā)工作進(jìn)展迅速。本文主要從性能比較著手,通過(guò)不同方法制備電極以及組裝電池,測(cè)試電池的I—V數(shù)據(jù),并進(jìn)行匯總處理,計(jì)算出電池的主要性能參數(shù),繪制J—V曲線圖進(jìn)行分析。 文中對(duì)Pt對(duì)電極制備工藝進(jìn)行改進(jìn),在保證對(duì)電極性能的前提下,減少制備過(guò)程中的原料浪費(fèi)。對(duì)以往電池制備工藝進(jìn)行改進(jìn),盡量簡(jiǎn)化電極的加工流程,縮短電池的組裝時(shí)間,提高電池性能。探索大面積DSSC的制備工藝。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)工藝后制備的電池,性能和穩(wěn)定性有明顯提高,光電轉(zhuǎn)換效率由原來(lái)的2.1%增加到5.7%,同時(shí)電池的穩(wěn)定性也有明顯提升,電池壽命得以延長(zhǎng)。通過(guò)新方法(利用毛細(xì)現(xiàn)象)涂覆的Pt對(duì)電極獲得了較好的效果。通過(guò)組裝電池后進(jìn)行性能比較發(fā)現(xiàn),新方法優(yōu)于以前采用的旋涂法,但是相比于噴涂制備的Pt電極則有一定的差距。新方法仍有改進(jìn)的余地,未來(lái)有望達(dá)到噴涂電極的性能水平。 以現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件制備大面積DSSC,積累這方面的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽(yáng)能電池 Pt對(duì)電極 工作電極 光電轉(zhuǎn)換效率
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-28
• 1.1 引言11-12
• 1.2 DSSC工作原理12-14
• 1.3 DSSC的組成材質(zhì)14-18
• 1.3.1 導(dǎo)電基底14-15
• 1.3.1.1 TCO基底14-15
• 1.3.1.2 透明柔性基底15
• 1.3.1.3 導(dǎo)電有機(jī)物15
• 1.3.1.4 金屬基底15
• 1.3.2 染料15-16
• 1.3.2.1 無(wú)機(jī)染料16
• 1.3.2.2 有機(jī)染料16
• 1.3.2.3 染料的協(xié)同使用16
• 1.3.3 電解質(zhì)16-18
• 1.3.3.1 有機(jī)溶劑電解質(zhì)17
• 1.3.3.2 室溫下保持液態(tài)的離子液體電解質(zhì)17
• 1.3.3.3 準(zhǔn)固態(tài)和固態(tài)電解質(zhì)17-18
• 1.3.4 半導(dǎo)體氧化物18
• 1.4 工作電極18-21
• 1.4.1 納米多孔層制備方法19-20
• 1.4.1.1 溶膠凝膠法19
• 1.4.1.2 平焰化學(xué)氣相沉積19
• 1.4.1.3 靜電噴涂法19
• 1.4.1.4 鋼輥碾壓法19-20
• 1.4.1.5 以海綿模板制多孔層20
• 1.4.2 TIO_2納米管陣列制備20
• 1.4.3 半導(dǎo)體層的改性與摻雜20-21
• 1.4.3.1 TiO_2的改性20
• 1.4.3.2 包覆20
• 1.4.3.3 摻雜20-21
• 1.4.4 工作電極燒結(jié)21
• 1.4.5 浸泡染料21
• 1.5 對(duì)電極21-22
• 1.5.1 Pt對(duì)電極21
• 1.5.2 碳材料對(duì)電極21
• 1.5.3 其他材質(zhì)的對(duì)電極21-22
• 1.5.4 復(fù)合型對(duì)電極22
• 1.6 DSSC結(jié)構(gòu)以及組裝22-25
• 1.6.1 DSSC的結(jié)構(gòu)22-24
• 1.6.2 DSSC的封裝24-25
• 1.7 DSSC的工作參數(shù)25-26
• 1.8 課題的選擇和研究目的、內(nèi)容26-28
• 1.8.1 課題的選擇26-27
• 1.8.2 課題的研究目的、內(nèi)容27
• 1.8.3 課題的創(chuàng)新性27-28
• 第二章 實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)方法28-50
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器28-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品28-29
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法29-42
• 2.2.1 導(dǎo)電玻璃的清洗29-30
• 2.2.2 工作電極的制備30-35
• 2.2.2.1 溶劑-凝膠法的基本原理30
• 2.2.2.2 膠體制備30-31
• 2.2.2.3 TiO_2膠體薄膜涂覆31-32
• 2.2.2.4 工作電極燒結(jié)32-33
• 2.2.2.5 工作電極測(cè)試33-34
• 2.2.2.6 染料溶液配制34-35
• 2.2.2.7 工作電極吸附染料35
• 2.2.3 對(duì)電極制備35-38
• 2.2.3.1 利用毛細(xì)現(xiàn)象涂覆Pt對(duì)電極的基本原理35
• 2.2.3.2 Pt對(duì)電極制備35-36
• 2.2.3.3 對(duì)電極的燒結(jié)36
• 2.2.3.4 對(duì)電極SEM圖片對(duì)比36-38
• 2.2.4 電解質(zhì)38
• 2.2.5 電池組裝38-39
• 2.2.6 DSSC性能測(cè)試39-42
• 2.2.6.1 I—V測(cè)試39-40
• 2.2.6.2 測(cè)試DSSC的密封效果40-42
• 2.3 在不同光照強(qiáng)度下DSSC的性能42-44
• 2.3.1 電池制備42-43
• 2.3.2 電池測(cè)試43-44
• 2.4 制備大面積DSSC44-48
• 2.4.1 DSSC模塊(大面積)結(jié)構(gòu)44-46
• 2.4.2 DSSC模塊制備46-47
• 2.4.2.1 工作電極制備46
• 2.4.2.2 對(duì)電極制備46-47
• 2.4.2.3 電解質(zhì)配制47
• 2.4.2.4 電池組裝47
• 2.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析47-48
• 2.5 本章小結(jié)48-50
• 結(jié)論50-51
• 致謝51-52
• 參考文獻(xiàn)52-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果59

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