染料敏化太陽能電池光陽極的制備工藝及其對(duì)電極的研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized Solar Cell)因?yàn)槠湫阅芊€(wěn)定、生產(chǎn)成本低、對(duì)環(huán)境無污染和效率高，是一種很有前景的太陽能電池。在DSSC的組成中，最關(guān)鍵的部分之一是光陽極，它的性能會(huì)對(duì)電池效率產(chǎn)生直接的影響。對(duì)電極作為其中一個(gè)重要的組成部分，也愈來愈引起大家的關(guān)注。本論文的研究目的是探索不同工藝因素對(duì)二氧化鈦光陽極的影響，以及低成本的對(duì)電極，并將其與Pt對(duì)電極進(jìn)行比較，研究其相應(yīng)的光電性能和電催化性能，論文具體內(nèi)

2、容如下：
　　1. DSSC中二氧化鈦光陽極制備工藝的研究。本實(shí)驗(yàn)采用納米二氧化鈦、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、無水乙醇和去離子水混合，采用研磨的方法制備合適濃度的二氧化鈦漿料，并采用粉末涂覆法制備光陽極，研究薄膜厚度、不同添加量的PVP、無水乙醇以及燒結(jié)溫度、保溫時(shí)間對(duì)電池光電性能的影響，尋找其最優(yōu)工藝條件。結(jié)果表明：TiO2薄膜厚度為8μm，PVP的用量為0.15 g，乙醇用量為1.0 mL，燒結(jié)溫度為450℃，保溫時(shí)間為2 h

3、時(shí)，DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率最高。
　　2.LiMn2O4作為DSSC對(duì)電極的研究。本工作中，我們以鎳網(wǎng)為導(dǎo)電基底，制備了LiMn2O4電極。并將其作為DSSC的對(duì)電極，在100 mW/cm2的光強(qiáng)下，此電池的短路電流密度和開路電壓均高于同等條件下Pt相應(yīng)的DSSC，且其光電轉(zhuǎn)換效率為4.30％，與Pt電極的4.77％相差不多。利用電化學(xué)阻抗譜圖和塔菲爾曲線探究了對(duì)電極的電催化性能，結(jié)果表明，LiMn2O4具有較高的電催化活性，而且

4、其電池內(nèi)阻低于 Pt的，能夠快速完成對(duì)I3-的催化還原和對(duì)電子的收集傳輸。
　　3. LiCoO2作為DSSC對(duì)電極的研究。類似的，在這項(xiàng)工作中，我們使用鎳網(wǎng)作為導(dǎo)電基底完成了LiCoO2對(duì)電極的制備。將其與Pt電極進(jìn)行對(duì)比，探索了相應(yīng)電池的光電性能，在100 mW/cm2的光強(qiáng)下，LiCoO2電極對(duì)應(yīng)電池的短路電流密度達(dá)到18.40 mA/cm2，比同等條件下Pt對(duì)應(yīng)DSSC的短路電流密度提高了近31％，而且兩者的光電轉(zhuǎn)換效率很

5、接近。此外，我們還利用電化學(xué)阻抗譜圖和塔菲爾曲線探究了對(duì)電極性能差異的電化學(xué)機(jī)制。結(jié)果表明，LiCoO2電極對(duì)應(yīng)電池的內(nèi)阻低于Pt的，但是它的電催化活性有待提高。
　　4.LiNi0.5Mn1.5O4作為DSSC對(duì)電極的研究。本工作中，我們選用凝膠燃燒法成功制得了尖晶石型LiNi0.5Mn1.5O4。并將其制備成了DSSC的對(duì)電極，與Pt對(duì)電極進(jìn)行比較，研究了相應(yīng)電池的光電性能。此外，利用電化學(xué)阻抗譜圖和塔菲爾曲線探究了對(duì)電極性能