染料敏化太陽能電池導(dǎo)電聚合物對(duì)電極的研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池導(dǎo)電聚合物對(duì)電極的染料敏化太陽能電池導(dǎo)電聚合物對(duì)電極的研究研究Researchonconductingpolymercounterelectrodefdyesensitizedsolarcells學(xué)科專業(yè)：應(yīng)用化學(xué)研究生：李浩晨指導(dǎo)教師：張衛(wèi)國(guó)副教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一五年五月摘要染料敏化太陽能電池（DSSC）主要由二氧化鈦光陽極、電解液和對(duì)電極三部分組成，對(duì)電極是決定其性能和成本的關(guān)鍵部分。鉑（Pt）電極因其較高的

2、導(dǎo)電性和對(duì)多數(shù)氧化還原電對(duì)的高催化活性最被早用作DSSC對(duì)電極，但其高昂的成本不利于其廣泛應(yīng)用。本文采用電化學(xué)方法制備了導(dǎo)電聚噻吩及其衍生物和導(dǎo)電聚吡咯，將其作為DSSC對(duì)電極并進(jìn)行光電性能測(cè)試。通過掃描電鏡、紅外光譜測(cè)試儀、四探針測(cè)試儀、X射線光電子能譜儀等測(cè)試表征上述導(dǎo)電聚合物的相關(guān)性質(zhì)，考察了相關(guān)聚合條件對(duì)催化性能和光電效率的影響。分別采用恒電位法和循環(huán)伏安法制備聚噻吩對(duì)電極。其中恒電位法的最佳制備工藝為1.5V下沉積120s，循

3、環(huán)伏安法的最佳制備工藝為在02.0V的電位區(qū)間內(nèi)循環(huán)掃描5圈。聚（3溴噻吩）的最高光電轉(zhuǎn)化效率制備工藝為1.7V恒電位下聚合120s。聚（3甲基噻吩）的最高光電轉(zhuǎn)換效率制備工藝為1.5V恒電位下聚合150s。設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)研究對(duì)甲苯磺酸鈉濃度、吡咯濃度、電解液pH值、聚合電位和聚合時(shí)間對(duì)聚吡咯對(duì)電極方塊電阻和光電轉(zhuǎn)換效率的影響，確定了最佳制備工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電解液pH值對(duì)摻雜對(duì)甲苯磺酸根陰離子的聚吡咯對(duì)電極（PPy（TSO））光電性能

4、的影響最為顯著，在pH=2時(shí)，PPy（TSO）方塊電阻最小，光電轉(zhuǎn)換效率最高，分別為5.60Ω和2.46%。SEM顯示此時(shí)膜表面胞狀突起顆粒較多，可以為反應(yīng)提供更多的催化反應(yīng)活化中心。循環(huán)伏安曲線測(cè)試表明，此時(shí)PPy（TSO）具有最高的催化性能?？疾毂交撬岣˙S）、對(duì)甲苯磺酸根（TSO）和十二烷基苯磺酸根（DBS）這三種磺酸基陰離子摻雜對(duì)聚吡咯對(duì)電極性質(zhì)的影響。通過XPS分析，PPy（DBS）摻雜率最高，達(dá)到了0.86。循環(huán)伏安測(cè)試曲