高效低成本染料敏化太陽能電池離子液體電解質(zhì)研究

【摘要】：離子液體作為21世紀最有希望的綠色溶劑之一,已經(jīng)應(yīng)用到了有機化學(xué)反應(yīng)、物質(zhì)的分離和純化、電化學(xué)等各個領(lǐng)域,其具有不易揮發(fā),穩(wěn)定溫度范圍較大,化學(xué)穩(wěn)定性較好,電化學(xué)穩(wěn)窗口較寬,通過對陰陽離子的設(shè)計可調(diào)節(jié)其對無機物、有機物的溶解性等特點。這些性質(zhì)表明離子液體適合作為染料敏化太陽能電池電解質(zhì)使用,基于此,我們選擇了一系列的二元離子液體,并配制了相應(yīng)的離子液體電解質(zhì)測試染料敏化太陽能電池的效率,主要內(nèi)容包括： 1.我們研究了六種用于染料敏化太陽能電池的二元離子液體電解質(zhì)的光電轉(zhuǎn)化效率,其中1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽/碘化1-丁基-3-甲基咪唑類電解質(zhì)具有最高的光電轉(zhuǎn)化效率,達到了4.98%。改變其中碘單質(zhì)的濃度,測量了五種不同碘單質(zhì)濃度二元離子液體電解質(zhì)的電化學(xué)阻抗譜(EIS)、紫外-可見吸收光譜和入射單色光子-電子轉(zhuǎn)化效率(IPCE),發(fā)現(xiàn)隨著碘單質(zhì)濃度的增大,鉑-電解質(zhì)界面的傳荷電阻(RCT)和瓦爾堡阻抗(Zw)逐漸減小,而電解質(zhì)對紫外光的吸收逐漸增大,最后在AM1.5、光強100mW/cm2的條件下測試光電性能,發(fā)現(xiàn)當I2的濃度為0.25M時電池效率最高,達到5.20%。 2.我們合成了一種新的離子液體形式的氧化還原電對1-乙基-3-甲基咪唑5-巰基-1-甲基四唑(EMIT),使用不同的對電極組裝成染料敏化太陽能電池并測試效率,我們發(fā)現(xiàn)碳對電極對電對的催化活性較好,但是限制了離子液體的擴散,最后在AM1.5、光強100mW/cm2的條件下測試光電性能,當對電極為濺射鉑電極時電池效率最高,達到2.16%。 【關(guān)鍵詞】：離子液體 電解質(zhì) 染料敏化太陽能電池
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-25
• 1.1 引言9
• 1.2 太陽能9-10
• 1.3 太陽能電池10-11
• 1.4 染料敏化太陽能電池11-21
• 1.4.1 染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理11-13
• 1.4.2 染料敏化太陽能電池的性能參數(shù)13-14
• 1.4.3 染料敏化太陽能電池的光陽極14-15
• 1.4.4 染料敏化太陽能電池的敏化劑15-17
• 1.4.5 染料敏化太陽能電池的對電極17-18
• 1.4.6 染料敏化太陽能電池的電解質(zhì)18-21
• 1.4.7 染料敏化太陽能電池存在的問題21
• 1.5 離子液體21-24
• 1.5.1 離子液體的組成21-22
• 1.5.2 離子液體的合成與純化22-23
• 1.5.3 離子液體的物理性質(zhì)23-24
• 1.5.4 離子液體在DSC中的應(yīng)用24
• 1.6 基于離子液體DSC存在的問題24
• 1.7 論文的選題依據(jù)和研究目的24-25
• 2 實驗方法25-32
• 2.1 實驗試劑與設(shè)備25-27
• 2.1.1 實驗試劑25-26
• 2.1.2 實驗設(shè)備26-27
• 2.2 DSC的制作27-30
• 2.2.1 光陽極的制備27-28
• 2.2.2 對電極的制備28
• 2.2.3 染料的配制28
• 2.2.4 電解質(zhì)的配制28-29
• 2.2.5 染料敏化太陽能電池的組裝29-30
• 2.2.6 仿真電池的制作30
• 2.3 測試方法30-32
• 2.3.1 紫外-可見吸收光譜(UV-Vis spectroscopy,UV-Vis)30-31
• 2.3.2 膜厚測試31
• 2.3.3 電化學(xué)阻抗譜(Electrochemical impendence spectroscopy,EIS)31
• 2.3.4 光電化學(xué)特性測試(current density-voltage curve,I-V)31-32
• 3 基于二元離子液體電解質(zhì)的DSC研究32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 幾種二元離子液體電解質(zhì)的初步篩選研究32-35
• 3.3 高效低成本二元離子液體電解質(zhì)的系統(tǒng)研究35-40
• 3.3.1 碘單質(zhì)濃度對鉑-電解質(zhì)界面?zhèn)骱呻娮韬蛿U散電阻的影響35-36
• 3.3.2 碘單質(zhì)濃度對吸收光譜的影響36-37
• 3.3.3 碘單質(zhì)濃度對電池光電性能的影響37-39
• 3.3.4 本章小結(jié)39-40
• 4 新型離子液體氧化還原電對的研究40-44
• 4.1 引言40
• 4.2 新型離子液體氧化還原電對的合成與提純40-42
• 4.2.1 1-乙基-3-甲基咪唑5-巰基-1-甲基四唑(EMIT)的合成40-41
• 4.2.2 二聚-5-巰基-1-甲基四唑(T_2)的合成41-42
• 4.3 電解質(zhì)性能的表征42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 5 高沸點有機溶劑電解質(zhì)的研究44-50
• 5.1 引言44
• 5.2 高沸點有機溶劑的篩選44
• 5.3 高沸點有機溶劑的提純44-46
• 5.4 高沸點有機溶劑電解質(zhì)的光電性能測試46-49
• 5.5 本章小結(jié)49-50
• 結(jié)論50-51
• 參考文獻51-55
• 附錄A 重要化合物譜圖55-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況58-59
• 致謝59-60

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