電化學法制備染料敏化太陽能電池中的納米結構聚苯胺薄膜對電極

【摘要】： 在室溫條件下,運用電化學循環(huán)伏安技術在摻雜氟的二氧化錫(FTO)玻璃導電面原位聚合制備出不同厚度的聚苯胺薄膜。經掃描電鏡和原子力顯微鏡對其表面進行微觀形貌分析后發(fā)現(xiàn)：聚苯胺先呈納米顆粒狀在FTO玻璃導電表面生長,隨著聚苯胺納米顆粒密度的增大,在底層的納米顆粒上逐漸長出線狀的聚苯胺,最后形成多孔的網狀聚苯胺。 將此聚苯胺薄膜成功應用到染料敏化太陽能電池作為對電極,并對不同厚度聚苯胺薄膜對電極組成的電池性能進行了表征：其中最優(yōu)的聚苯胺薄膜對電極電池的光電轉化效率達到4.95%,接近鉑標準電極的5.41%,而且聚苯胺薄膜對電極電池的電流密度比鉑對電極電池提高了11.6%。因此電化學法制備的低成本、高效率聚苯胺對電極可用于染料敏化太陽能電池中來替代傳統(tǒng)使用的貴金屬鉑對電極。 在此基礎上建立了電化學原位聚合生長聚苯胺的理論模型,即聚苯胺薄膜由低孔隙率的緊密層和高孔隙率的疏松層組成,二者具有不同的結構和電化學特性。借助此理論模型解釋了由不同厚度聚苯胺薄膜對電極組成的染料敏化太陽能電池光電性能的變化規(guī)律,并且此模型有助于開發(fā)更高性能的其他導電聚合物電極或電器件。 【關鍵詞】：電化學 聚苯胺 對電極 納米結構 染料敏化太陽能電池
【學位授予單位】：內蒙古大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 序言9-26
• 1.1 引言9-10
• 1.2 染料敏化太陽能電池結構以及工作原理10-12
• 1.3 染料敏化太陽能電池研究現(xiàn)狀12-18
• 1.4 存在問題以及未來發(fā)展趨勢分析18-19
• 1.5 染料敏化太陽能電池對電極研究進展19-24
• 1.6 研究意義與研究內容24-26
• 第二章 電化學循環(huán)伏安法制備聚苯胺薄膜電極26-36
• 2.1 引言26-28
• 2.2 實驗材料與儀器28
• 2.2.1 實驗材料28
• 2.2.2 實驗儀器28
• 2.3 實驗步驟28-29
• 2.3.1 聚苯胺薄膜電極的制備28-29
• 2.3.2 鉑薄膜電極的制備29
• 2.4 結果與討論29-35
• 2.5 本章小結35-36
• 第三章 聚苯胺薄膜電極表面形貌以及生長機理研究36-42
• 3.1 實驗儀器與方法36
• 3.2 結果與討論36-41
• 3.3 本章小結41-42
• 第四章 聚苯胺薄膜對電極電化學性能研究42-55
• 4.1 敏化太陽電池性能的性能指標42-45
• 4.1.1 I-V曲線42-43
• 4.1.2 開路電壓(V_(oc))與短路電流(I_(sc))43
• 4.1.3 與光電轉換效率(η)與填充因子(ff)43-44
• 4.1.4 交流阻抗分析44-45
• 4.2 實驗材料與儀器45
• 4.2.1 實驗材料45
• 4.2.2 實驗儀器45
• 4.3 實驗步驟45-48
• 4.3.1 TiO_2光電極的制備45-46
• 4.3.2 配制DSSC電解液46
• 4.3.3 DSSC的組裝46-47
• 4.3.4 DSSC光電性能檢測47
• 4.3.5 DSSC交流阻抗檢測47-48
• 4.3.6 對電極電化學催化性能評價48
• 4.4 結果與討論48-54
• 4.4.1 不同對電極組裝的DSSC的性能參數(shù)48-50
• 4.4.2 交流阻抗分析50
• 4.4.3 循環(huán)伏安曲線研究50-52
• 4.4.4 聚苯胺薄膜對電極理論模型52-54
• 4.5 本章小結54-55
• 第五章 總結與展望55-56
• 參考文獻56-65
• 碩士期間發(fā)表文章與申請專利65-66
• 致謝66

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