基于新型電極的染料敏化太陽能電池的研究.pdf

1、由于傳統(tǒng)能源（如：石油、煤炭、天然氣等）的日趨枯竭和環(huán)境污染等問題的日漸嚴(yán)重，對(duì)新型能源的開發(fā)利用成為人們研究的熱點(diǎn)之一。太陽能是一種清潔的，資源非常豐富的、使用安全的能源，擁有良好的應(yīng)用前景。和傳統(tǒng)光伏設(shè)備相比，染料敏化太陽能電池（DSSC）因?yàn)槠涑杀镜土?、制備?jiǎn)單和性能優(yōu)良等長(zhǎng)處而備受矚目。DSSC主要由光陽極、染料、電解質(zhì)和對(duì)電極組成，其中高性能的對(duì)電極和光陽極對(duì)提高電池的性能至關(guān)重要，因此，本文主要展開以下工作：
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2、）采用電泳沉積法和離子交換法，并通過硼氫化鈉和硫酸溶液的處理在導(dǎo)電玻璃上直接生長(zhǎng)海綿狀的硫化鈷/還原氧化石墨烯（CoS/rGO）薄膜。和純的CoS對(duì)電極相比，該CoS/rGO對(duì)電極表現(xiàn)出更好的導(dǎo)電性和催化活性，可使得DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到9.39％。
　?。?）采用水熱法制備了高效透明的納米雜化CoS/rGO對(duì)電極，并研究了在制備過程中氧化石墨烯（GO）濃度對(duì)對(duì)電極性能的影響。當(dāng)GO濃度為0.10mg mL-1時(shí)，制備得到的C

3、oS/rGO對(duì)電極具有良好的導(dǎo)電性和對(duì)電解液I3-/I-優(yōu)良的催化活性。用入射光強(qiáng)密度為100mW cm-2的模擬太陽光分別從電池的正面和背面照射，該電極可使DSSC的光電效率分別達(dá)到9.82%和8.38%，與由Pt對(duì)電極組裝的電池相比，其光電轉(zhuǎn)換效率（太陽光正面入射）提高了19.17%。
　　（3）研究了氨水在電沉積制備CoS和NiS對(duì)電極過程中的作用，通過對(duì)電沉積液中氨水量和掃描周期的研究發(fā)現(xiàn)，在50mL的沉積液中，氨水的量分

4、別為2mL和1mL時(shí)，掃描周期為4時(shí)，得到的CoS和NiS對(duì)電極導(dǎo)電性和催化活性最佳。由該CoS和NiS對(duì)電極組裝的DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率分別為9.23%和9.65%，比在中性或酸性條件下電沉積得到的CoS和NiS對(duì)電極和Pt對(duì)電極組裝的DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率都有所提高。
　?。?）通過對(duì)兩步水熱法制備Co9S8納米管的摻雜改性，制備了CoNi2S4/NiS花狀微球和CoMoO4/Co9S8雜化納米管，并通過旋涂法分別制備了CoN

5、i2S4/NiS和CoMoO4/Co9S8對(duì)電極。和純的CoNi2S4和NiS相比，CoNi2S4/NiS微球具有更大的比表面積，同時(shí)使得對(duì)電極具有更好的導(dǎo)電性和電催化活性，DSSC的效率可達(dá)到8.81%，因此CoNi2S4/NiS是一種價(jià)格低廉和性能優(yōu)良的對(duì)電極材料。CoNi2S4/NiS雜化納米管比Co9S8納米管表面更加粗糙，通過循環(huán)伏安法、阻抗和塔菲爾測(cè)試顯示CoMoO4/Co9S8雜化對(duì)電極表現(xiàn)出更加優(yōu)良的導(dǎo)電性和催化活性，可

6、使得DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到8.60%，比由Co9S8和Pt對(duì)電極組裝的DSSC的效率（7.69%和8.13%）有很大的提高。
　　（5）采用水熱法在TiO2光陽極表面制備了一層NiO，該NiO層不僅使得TiO2/NiO光陽極的染料吸附量和光捕獲量增加，而且紫外光譜顯示TiO2/NiO在400~800nm的吸收有所增加。通過電化學(xué)分析得出：和TiO2光陽極相比，TiO2/NiO2光陽極表現(xiàn)出更短的電子傳輸時(shí)間、更長(zhǎng)的電子壽命和更