基于水溶液電解質(zhì)染料敏化太陽能電池的研制.pdf

1、染料敏化太陽能電池(Dye Sensitized Solar Cells, DSSCs)主要由透明導電玻璃、納米TiO2多半導體薄膜、染料光敏化劑、電解質(zhì)和對電極組成,具有高效率、低成本、易制備的特點。電解質(zhì)作為DSSC的一個重要組成部分對電池性能的影響較大。目前經(jīng)典的DSSC電解質(zhì)主要是基于有機溶劑,如乙腈或者三甲氧基丙腈等。這些有機溶劑電解質(zhì)存在易揮發(fā)、易燃、有毒等缺陷。針對上述問題,本論文主要開展了基于水溶液電解質(zhì)的DSSCs研究

2、,瓊脂糖水凝膠電解質(zhì)DSSCs研究以及具有光散射作用的全固態(tài)有機離子液晶電解質(zhì)DSSCs的研究。
　　本論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)論概括如下:
　　(1)水最為一種廉價、清潔和環(huán)保無毒的溶劑,代替乙腈或者三甲氧基丙腈這類有毒有機溶劑合成了純水液體電解質(zhì)。但水具有比較大的表面張力,在固液界面上會有比較大的表面接觸阻抗,因此通過向電解質(zhì)添加微量(0.2 wt％)的離子型含氟表面活性劑可以有效地改善界面接觸,增加了電子傳輸速率,提高了

3、DSSC的光電轉(zhuǎn)化性能。電池在100 mW c m-2光強下光電轉(zhuǎn)換效率(η)達到3.96％。這也是目前水溶液電解質(zhì)所能達到的較高電池效率之一。
　　(2)水溶液電解質(zhì)在應用時仍然存在易揮發(fā)、易泄漏等長期不穩(wěn)定的缺陷?；诖藛栴}我們制備了瓊脂糖基的水凝膠電解質(zhì),并研究了電解質(zhì)中不同凝膠含量、I2和I?濃度變化對電池光電轉(zhuǎn)化效率的影響。同時,水作為電解質(zhì)的主要成分,在低溫條件下存在易結(jié)冰的問題,會降低電解質(zhì)在介孔 TiO2內(nèi)的填充和

4、阻礙器件內(nèi)部的電荷傳輸,并導致器件的光電轉(zhuǎn)化性能降低。通過向電解質(zhì)中添加適量抗凍劑,明顯降低了電解質(zhì)的冰點,電解質(zhì)在?6℃仍可以不結(jié)晶,提高了器件在一定低溫環(huán)境下的應用。經(jīng)過優(yōu)化的電解質(zhì)(0.08 M I2,0.2 M NaI and7 wt％agarose),其電池在100 mW c m?2光強下獲得1.54％的光電轉(zhuǎn)化效率。
　　(3)合成了三種氰基聯(lián)苯和咪唑基的有機離子液晶(OILCs),并制備了全固態(tài)電解質(zhì)。該有機離子液晶