染料敏化太陽能電池中聚苯胺對電極的制備和性能研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(Dye-sensitizedsolarcells，DSSCs)以其低廉的價格，簡單的制備工藝和較高的光電轉(zhuǎn)換效率，越來越受到人們的重視。其中對電極擔負著收集電池外回路的電子、并將電子傳遞給電解質(zhì)中的電子受體使其還原再生的作用，是DSSCs的重要組成部分。通常用載鉑對電極(PtCE)，是因為其有高的導(dǎo)電率和對I3-/I-高的催化性能，然而Pt材料的稀有和昂貴，限制了DSSCs的大面積推廣和應(yīng)用。因此研究者把目光放在了其

2、他廉價的材料上，例如碳材料、硫化物、導(dǎo)電聚合物和其他一些復(fù)合材料。在這些材料中，導(dǎo)電高分子聚苯胺(Polyaniline，PANI)由于原料廉價、合成簡單、導(dǎo)電率高、穩(wěn)定性好，是一種有潛力的對電極替代物。
　　 (1)PANI的結(jié)構(gòu)和性能受電解液中硫酸濃度的影響，我們在不同硫酸濃度下在制備出SO42-摻雜的PANI薄膜。通過掃描電鏡、紫外-可見吸收光譜、X射線光電子能譜、循環(huán)伏安、雙電層電容、電化學阻抗等測試方法研究了硫酸濃度對

3、PANI對電極的形貌、聚合度、摻雜率、氧化結(jié)構(gòu)和對I3-/I-催化活性的影響。結(jié)果表明基于在硫酸濃度為0.35M下制備的PANI組成的DSSC的光電轉(zhuǎn)換性能最好，光電轉(zhuǎn)換效率達到5.57％，與相同測試條件下基于PtCE的DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率6.00％相近。這是因為在此條件下獲得的PANICE有較大的比表面積、高的聚合度和摻雜率、較優(yōu)的氧化結(jié)構(gòu)。
　　 (2)用恒電壓方法，在不同的聚合時間下制備SO42-摻雜的PANI對電極。S

4、EM圖片表明PANI在FTO上的生長分兩個階段。適當增加聚合時間可以增加PANI對電極的比表面積，為催化I-/I3-反應(yīng)提供更多的活性位點，同時聚苯胺鏈的共軛性、氧化結(jié)構(gòu)的聚苯胺結(jié)構(gòu)含量和對陰離子SO42-的摻雜度會隨著增加，進而PANI的導(dǎo)電率也逐漸增大。然而，聚合時間過長會引起薄膜厚度的增加和氧化結(jié)構(gòu)比例的增多，使PANI的導(dǎo)電率降低，電子在PANI薄膜中的傳輸阻抗增加，進而影響其對I-/I3-的催化性能。綜合上述結(jié)論，能夠幫助我們