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文檔簡介
1、染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized Solar Cell)因為其性能穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低、對環(huán)境無污染和效率高,是一種很有前景的太陽能電池。在DSSC的組成中,最關(guān)鍵的部分之一是光陽極,它的性能會對電池效率產(chǎn)生直接的影響。對電極作為其中一個重要的組成部分,也愈來愈引起大家的關(guān)注。本論文的研究目的是探索不同工藝因素對二氧化鈦光陽極的影響,以及低成本的對電極,并將其與Pt對電極進行比較,研究其相應(yīng)的光電性能和電催化性能,論文具體內(nèi)
2、容如下:
1. DSSC中二氧化鈦光陽極制備工藝的研究。本實驗采用納米二氧化鈦、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、無水乙醇和去離子水混合,采用研磨的方法制備合適濃度的二氧化鈦漿料,并采用粉末涂覆法制備光陽極,研究薄膜厚度、不同添加量的PVP、無水乙醇以及燒結(jié)溫度、保溫時間對電池光電性能的影響,尋找其最優(yōu)工藝條件。結(jié)果表明:TiO2薄膜厚度為8μm,PVP的用量為0.15 g,乙醇用量為1.0 mL,燒結(jié)溫度為450℃,保溫時間為2 h
3、時,DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率最高。
2.LiMn2O4作為DSSC對電極的研究。本工作中,我們以鎳網(wǎng)為導(dǎo)電基底,制備了LiMn2O4電極。并將其作為DSSC的對電極,在100 mW/cm2的光強下,此電池的短路電流密度和開路電壓均高于同等條件下Pt相應(yīng)的DSSC,且其光電轉(zhuǎn)換效率為4.30%,與Pt電極的4.77%相差不多。利用電化學(xué)阻抗譜圖和塔菲爾曲線探究了對電極的電催化性能,結(jié)果表明,LiMn2O4具有較高的電催化活性,而且
4、其電池內(nèi)阻低于 Pt的,能夠快速完成對I3-的催化還原和對電子的收集傳輸。
3. LiCoO2作為DSSC對電極的研究。類似的,在這項工作中,我們使用鎳網(wǎng)作為導(dǎo)電基底完成了LiCoO2對電極的制備。將其與Pt電極進行對比,探索了相應(yīng)電池的光電性能,在100 mW/cm2的光強下,LiCoO2電極對應(yīng)電池的短路電流密度達到18.40 mA/cm2,比同等條件下Pt對應(yīng)DSSC的短路電流密度提高了近31%,而且兩者的光電轉(zhuǎn)換效率很
5、接近。此外,我們還利用電化學(xué)阻抗譜圖和塔菲爾曲線探究了對電極性能差異的電化學(xué)機制。結(jié)果表明,LiCoO2電極對應(yīng)電池的內(nèi)阻低于Pt的,但是它的電催化活性有待提高。
4.LiNi0.5Mn1.5O4作為DSSC對電極的研究。本工作中,我們選用凝膠燃燒法成功制得了尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4。并將其制備成了DSSC的對電極,與Pt對電極進行比較,研究了相應(yīng)電池的光電性能。此外,利用電化學(xué)阻抗譜圖和塔菲爾曲線探究了對電極性能
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