碳納米管/離子液體凝膠電解質的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應用

【摘要】：染料敏化太陽能電池（DSSC）由于其成本較低、制作工藝簡單和光電轉換效率較高等優(yōu)點，被認為具有很好的應用前景。電解質是DSSC光電性能的決定因素之一。DSSC使用液態(tài)電解質時，電池的光電轉換效率較高，但由于液態(tài)電解質存在易揮發(fā)、易泄露等缺點影響了電池的長期穩(wěn)定性。傳統DSSC使用導電玻璃作為基底，但由于玻璃存在重量大、易破碎等缺點限制了電池的應用范圍，使得染料敏化太陽能電池的廣泛商業(yè)化一直難以實現。 本文使用酸氧化多壁碳納米管(Acid-oxdized MWCNT)，其優(yōu)異的導電性能和光催化活性，使其作為離子液體致凝膠劑應用于DSSC領域中。本文還使用柔性PET，其易加工和便攜性，作為基底制作柔性光陽極并組裝DSSC。主要研究內容和結論主要包括以下兩個： 1.制備了Acid-oxdized MWCNT，并用FTIR進行表征。然后以MWCNT為致凝膠劑，加入到1-丙基-3甲基咪唑碘鹽（PMII）和1-乙基-3-甲基-咪唑雙三氟甲磺酰亞胺鹽（EMIm-TFSI）的混合離子液體中，制得多壁碳納米管/離子液體（MWCNT/IL）凝膠電解質，并對其進行了一系列的測試研究，包括黏度、電導率、離子遷移率。最后以上述電解質組裝DSSC，在25℃、100mW/cm~2下，該電池的光電轉換效率達5.74%，經過90天的穩(wěn)定性測試后仍可保持初始光電轉換效率的95%以上，具備了良好的長時間穩(wěn)定性。 2.合成了TiO_2納米粒子，并用SEM、XRD進行了表征，然后以該TiO_2納米粒子為基質，通過摻雜去離子水、無水乙醇和鈦酸丁酯制備TiO_2漿料，用水熱處理、低溫燒結和紫外處理相結合制備柔性光陽極，進行了AFM測試。最后以上述光陽極組裝DSSC，得到了在25℃、100mW/cm~2下光電轉換效率可達1.10%的柔性DSSC。 【關鍵詞】：離子液體 染料敏化太陽能電池 多壁碳納米管 凝膠電解質 酸氧化
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM914.4;O646.1
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-26
• 1.1 引言9-10
• 1.2 DSSC 的結構和工作原理10-12
• 1.3 衡量染料敏化太陽能電池的技術指標12-14
• 1.4 DSSC 的研究進展14-24
• 1.4.1 光陽極材料的研究進展14-15
• 1.4.2 染料的研究進展15-16
• 1.4.3 對電極材料研究進展16
• 1.4.4 電解質的研究進展16-24
• 1.5 本論文的研究工作設計24-26
• 1.5.1 論文的研究內容24-25
• 1.5.2 論文的創(chuàng)新之處25-26
• 第二章 離子液體凝膠電解質的制備及其在 DSSC 中的應用26-40
• 2.1 實驗部分26-29
• 2.1.1 實驗藥品及儀器26
• 2.1.2 多壁碳納米管的酸化26-27
• 2.1.3 離子液體的合成27-28
• 2.1.4 聚苯乙烯-丙烯腈的合成28
• 2.1.5 電解質的制備28
• 2.1.6 染料敏化太陽能電池的組裝28-29
• 2.2 電解質和電池性能的測試29-30
• 2.3 結果與討論30-39
• 2.3.1 碳納米管的紅外表征30-31
• 2.3.2 碳納米管/離子液體凝膠電解質的表征31-33
• 2.3.3 電池的光電性能表征33-39
• 2.4 本章小結39-40
• 第三章 柔性 DSSC 的研制40-46
• 3.1 實驗部分40-41
• 3.1.1 實驗藥品及儀器40
• 3.1.2 水熱法合成 TiO_2納米粒子40
• 3.1.3 柔性光陽極的制作40-41
• 3.1.4 準固態(tài)電解質的配制41
• 3.1.5 柔性 DSSC 的組裝41
• 3.2 性能測試41-42
• 3.2.1 X 射線衍射（XRD）分析41
• 3.2.2 場發(fā)射掃描電鏡（FESEM）41
• 3.2.3 柔性 DSSC 性能測試41-42
• 3.3 結果與討論42-45
• 3.3.1 TiO_2納米粒子表征42-43
• 3.3.2 柔性光陽極外觀及柔性 DSSC 的光電性能分析43-45
• 3.4 本章小結45-46
• 第四章 結果與展望46-47
• 1 總結46
• 2 展望46-47
• 參考文獻47-51
• 碩士期間發(fā)表論文51-52
• 致謝52-53

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