染料敏化太陽能電池光陽極和對電極的研究.pdf

1、納米晶染料敏化太陽能電池(DSSCs)以其低廉的成本和簡單的制作工藝受到人們的廣泛關(guān)注。本論文對太陽能電池的研究進展進行了較系統(tǒng)的綜述,重點介紹了染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu),工作原理,以及各組成部分對電池光伏性能的影響。本文以提高染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率和降低電池成本作為出發(fā)點,做了如下研究:
　　1.討論納米晶TiO2薄膜電極厚度對染料敏化太陽能電池光伏性能的影響,研究表明采用厚度為15μm的TiO2薄膜制備的染料敏化太陽能

2、電池,其光伏性能最好。在TiO2膠體中摻雜MgO后制備的TiO2/MgO復(fù)合膜,能夠有效抑制暗電流,提高電池的光電流響應(yīng)。通過將染料與鵝脫氧膽酸(CDCA)進行共吸附后,能夠有效抑制染料在TiO2薄膜電極上的多層聚集吸附,改善其吸附狀態(tài),從而提高光電轉(zhuǎn)換效率。
　　2.通過靜電紡絲技術(shù),制備了TiO2納米纖維微孔膜,將其作為光散射層制備TiO2納米纖維/納米粒子復(fù)合光陽極。復(fù)合光陽極的紫外-可見吸收光譜和單色光轉(zhuǎn)換效率(IPCE)

3、的測試結(jié)果表明,光散射層能夠提高光陽極的光捕獲效率,從而提高染料敏化太陽能電池的光電流響應(yīng)。經(jīng)三苯胺染料SD2或釕染料N719敏化的TiO2納米纖維/納米粒子復(fù)合光陽極,組裝成的染料敏化太陽能電池在AM1.5(100 mW·cm–2)的模擬太陽光照射下,其光電轉(zhuǎn)換效率分別從原來的7.45％(SD2),8.11%(N719)提高到8.35%(SD2),8.85%(N719)。以這種復(fù)合光陽極制作的半固態(tài)染料敏化太陽能電池,其光電轉(zhuǎn)換效率能

4、夠達到液態(tài)電池光電轉(zhuǎn)換效率的91%。
　　3.通過化學(xué)氧化法制備了粒徑為80~100 nm聚吡咯納米粒子,將其與導(dǎo)電石墨共混后旋涂于ITO導(dǎo)電玻璃上,制備成染料敏化太陽能電池的對電極。循環(huán)伏安測試表明聚吡咯電極對I-/I3-電解質(zhì)氧化還原體系具有較好的催化能力;光伏電池的電化學(xué)交流阻抗測試表明,摻入石墨后可有效降低聚吡咯對電極的電荷轉(zhuǎn)移電阻;以釕染料N719為光敏劑,聚吡咯/石墨復(fù)合電極為對電極組裝成的染料敏化太陽能電池,在AM1