染料敏化太陽能電池電極材料的構(gòu)筑及其特性.pdf

1、隨著化石燃料等不可再生能源的連續(xù)不斷的消耗以及為維持當(dāng)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展而日益增加的能源需求，人類將面臨著嚴(yán)峻的全球性能源問題。因此，充分開發(fā)并利用新能源已刻不容緩。太陽能是一種豐富的可再生能源，同時(shí)也是一種無碳能源。因此，對太陽能的利用不會(huì)對生態(tài)系統(tǒng)的平衡造成影響。而且，太陽能的利用不受地域的限制且成本低廉。染料敏化太陽能電池具有生產(chǎn)成本低、質(zhì)量小和靈活性大等的優(yōu)點(diǎn)。因此，在當(dāng)代社會(huì)，染料敏化太陽能電池是一種較有研究前景的把太陽能轉(zhuǎn)換成電能的

2、體系。本文主要從光陽極材料和對電極材料兩方面對其進(jìn)行了探索和研究。
　　本文采用傳統(tǒng)的Hummer法制備得到氧化石墨烯（GO），又以GO為模板制備了氧化石墨烯GO/TiO2復(fù)合體。將GO/TiO2復(fù)合體置于管式爐中，氫/氬環(huán)境中以360℃退火6小時(shí)，使得GO/TiO2被還原成RGO/TiO2復(fù)合體。最后通過將該復(fù)合體在空氣中500℃高溫煅燒6小時(shí)后，即可得到二維TiO2納米片。通過進(jìn)行XPS、XRD、TEM圖譜以及熱失重曲線等的分

3、析，證明得到的產(chǎn)物是純的銳鈦礦相TiO2納米片。這種二維TiO2納米片的特殊片層狀結(jié)構(gòu)，能夠作為光散射層，增大染料敏化太陽能電池的光吸收。測試結(jié)果表明，二維TiO2納米片作光陽極的電池有較高的能量轉(zhuǎn)換效率。
　　在染料敏化太陽能電池中，鉑是一種能夠得到較為理想轉(zhuǎn)換效率的對電極材料。盡管其作為對電極，性能較好，但其成本高，不適合大批量的工業(yè)生產(chǎn)。過渡金屬鉬是催化劑的一種重要組分，并且已經(jīng)證實(shí)鉬有和鉑類似的電子和催化性能。通過冰水浴法

4、制備了MoO3/PANI異質(zhì)結(jié)構(gòu)，再將得到的MoO3/PANI納米棒在氫/氬環(huán)境中以850℃的高溫退火處理2小時(shí)，就得到碳化鉬納米管。在染料敏化太陽能電池中，以Mo2C納米管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉑作為對電極材料，進(jìn)行了電池的性能測試，得到了較為理想的能量轉(zhuǎn)換效率。此外，MoO3/PANI又在氨氣環(huán)境中進(jìn)行高溫退火，經(jīng)過XRD的比對，證實(shí)反應(yīng)產(chǎn)物為MoN納米材料。MoN作為另外一種納米材料來代替鉑作對電極，初步測試能量轉(zhuǎn)換效率，發(fā)現(xiàn)MoN納米材料也