染料敏化太陽(yáng)能電池等級(jí)孔電極材料的研究.pdf

1、面對(duì)全球能源危機(jī)和生態(tài)危機(jī)，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)可行的新能源資源對(duì)于全球可持續(xù)社會(huì)的發(fā)展十分重要。太陽(yáng)能作為一種取之不盡、用之不竭的可再生清潔能源，引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSCs）作為新一代的太陽(yáng)能電池具有廉價(jià)、輕便等多方面的優(yōu)點(diǎn)，但是效率較低，如何有效提高染料敏化太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率以適應(yīng)工業(yè)化大生產(chǎn)的需求是研究的重點(diǎn)，也是解決能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題的主要手段。
　　電極作為染料敏化太陽(yáng)能電池的核心組件，對(duì)提高電池的轉(zhuǎn)

2、化效率起著關(guān)鍵性的作用。而表面積的增加是提高電極性能的有效途徑。大孔套小孔的等級(jí)孔結(jié)構(gòu)不僅能為材料提供有效的電子傳輸通道，還能極大地提高比表面積。因此本文以表面活性劑為導(dǎo)向劑通過(guò)自組裝的方式將大孔套小孔的等級(jí)孔結(jié)構(gòu)引入到TiO2光陽(yáng)極和Fe-N-C對(duì)電極材料中，并研究了用等級(jí)孔電極材料組裝的染料敏化太陽(yáng)能電池的性能。主要得到如下結(jié)論：
　?。?）通過(guò)兩步自組裝過(guò)程制備了高比表面積和高效的三維有序大孔/介孔（3DOM/m）TiO2光

3、陽(yáng)極材料，首先是前驅(qū)體與F127表面活性劑的氫鍵自組裝形成介孔，以PMMA微球作為大孔模板，除去模板后得到等級(jí)孔結(jié)構(gòu)的材料，接著是材料本體與N719染料的靜電自組裝，得到染料吸附密集的高性能光陽(yáng)極材料。通過(guò)表征說(shuō)明TiO2的結(jié)晶態(tài)為銳鈦礦型，證明了等級(jí)孔結(jié)構(gòu)的成功合成，且高比表面積的等級(jí)孔結(jié)構(gòu)的存在能大大增強(qiáng)紫外可見(jiàn)光的吸收能力，從而有效提高材料的光伏性能。最后組裝DSSCs后測(cè)得等級(jí)孔結(jié)構(gòu)的引入能大大提高電池的光電轉(zhuǎn)化效率，效率達(dá)到9

4、.20％，相比于其他結(jié)構(gòu)效率最大。
　?。?）通過(guò)兩步自組裝過(guò)程制備了高比表面積和高效的Fe-N-3DOM/m C對(duì)電極材料，首先是前驅(qū)體與F127表面活性劑的自組裝形成介孔模板，然后是甲階酚醛樹(shù)脂與Fe(TPTZ)2.1的π-π自組裝嵌入活性位點(diǎn)，大孔模板為SiO2球，除去模板后即可得到有序等級(jí)孔結(jié)構(gòu)的Fe-N-C對(duì)電極材料。通過(guò)表征也證明了有高比表面積的等級(jí)孔結(jié)構(gòu)的成功合成，分析研究了材料的結(jié)晶狀態(tài)、表面元素組成及含N活性位點(diǎn)