大面積單基板全固態(tài)染料敏化太陽能電池研究

【摘要】：染料敏化太陽能電池于1991年由瑞士洛桑高等工學院的邁克爾?格蘭澤爾教授研制成功,由于其制作工藝簡單,原材料價格低廉且無污染等特點,一直受到廣泛關注,成為新一代薄膜太陽能電池的突出代表。但是傳統的液態(tài)染料敏化太陽能電池難以做到嚴密的封裝,存在電解質泄漏、電極腐蝕等問題,嚴重阻礙了其產業(yè)化進程。 本論文著重于一種具有單基板結構的大面積全固態(tài)染料敏化太陽能電池器件的制作方法,使用全固態(tài)聚合物電解質代替液態(tài)電解質,并開發(fā)了一種基于石墨和碳黑的電極材料,由于其生產工藝更加簡單,原材料更加廉價,更適合大規(guī)模產業(yè)化生產,為染料敏化太陽能電池的產業(yè)化開辟了一條新的道路。本論文主要包括以下內容:小面積測試電池的制作及優(yōu)化:使用絲網印刷技術,在尺寸為10cm×10cm的導電基板上制備4×5片小面積測試電池的工作電極、絕緣層和對電極,精確控制了各層薄膜的厚度。結果顯示,制備成電池之后,其性能參數顯示出良好的一致性,且制備工藝具有較高的可重復性。對比了不同厚度工作電極和對電極對電池性能的影響,確定了針對全固態(tài)聚合物電解質的最合適的結構參數。 不同寬度單基板液態(tài)染料敏化太陽能電池的制作:使用絲網印刷技術,在尺寸為10cm×10cm的導電基板上制備了6片長度相同,寬度不同的單基板電池,使用普通玻璃和耐有機溶劑的封裝膠封裝,填充液態(tài)電解質。研究了電池有效面積對電池性能的影響。 大面積單基板全固態(tài)染料敏化太陽能電池制作:使用絲網印刷技術,在尺寸為10cm×10cm的導電基板上制備了5個條狀電池單元,相互之間為串聯結構。結果表明該電池短路電流70.1mA,開路電壓3.70V,填充因子為60.1%,最高輸出功率達156.6mW,光電轉換效率達2.61%。 電池穩(wěn)定性測試:為了研究單基板全固態(tài)染料敏化太陽能電池穩(wěn)定性,簡單封裝后,進行了70℃高溫1000小時的烘烤實驗,結果表明,單基板全固態(tài)染料敏化太陽能電池保持了良好的穩(wěn)定性。 【關鍵詞】：大面積 單基板 全固態(tài) 染料敏化 太陽能電池 穩(wěn)定性
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 概論9-26
• 1.1 能源現狀與各國對策9-11
• 1.2 太陽能的利用11-12
• 1.3 太陽能電池的分類12-15
• 1.4 染料敏化太陽能電池介紹15-20
• 1.5 單基板染料敏化太陽能電池20-25
• 1.6 本論文研究目的及內容25-26
• 2 實驗研究26-39
• 2.1 小面積單基板全固態(tài)染料敏化電池的制備與研究26-31
• 2.2 不同尺寸單基板液態(tài)染料敏化太陽能電池的制備與研究31-34
• 2.3 大面積單基板全固態(tài)染料敏化太陽能電池制備與研究34-37
• 2.4 電池封裝與測試37-38
• 2.5 本章小結38-39
• 3 實驗結果與分析39-53
• 3.1 工作電極厚度對電池性能的影響39-42
• 3.2 碳對電極分析與研究42-45
• 3.3 電池有效面積對電池性能的影響45-47
• 3.4 大面積器件的光伏性能47-49
• 3.5 電池制作的重復性49-50
• 3.6 熱穩(wěn)定性50-52
• 3.7 本章小結52-53
• 4 總結與展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-59
• 附錄1 攻讀碩士學位期間撰寫論文及申報專利目錄59

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