染料敏化太陽能電池高性能對電極的研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(dye-sensitized solar cells，DSCs)是一種新型太陽能電池，因其具有理論光電轉(zhuǎn)換效率高、生產(chǎn)工藝簡單、材料來源豐富、弱光下可發(fā)電等一系列優(yōu)點而引起了廣泛的關(guān)注。在染料敏化太陽能電池的三個組成部分中，對電極起到收集外電路電子以及催化電解質(zhì)中氧化性物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)的作用。貴金屬Pt對電極是開發(fā)最早使用最為廣泛的對電極，但其價格昂貴、儲量有限、回收困難，這造成了電池制作成本的增加。另外，未來DSC

2、s走向?qū)嵱没枰苽浯竺娣e的Pt對電極，但目前還缺少相應(yīng)的制備方法。因此，降低Pt的使用量以及開發(fā)簡易可控制備大面積Pt對電極的方法具有重要的意義。本論文主要包含以下兩個方面的內(nèi)容:首先，我們研究改進(jìn)了一種制備Pt對電極的方法，使用這種方法制備對電極既減少了Pt用量，又保證了電池的高性能，同時還可以進(jìn)行大面積制備;其次，我們將基于單原子Pt的復(fù)合催化材料首次用于DSCs對電極體系，系統(tǒng)研究了這種材料的電催化行為并獲得了較高的能量轉(zhuǎn)換效率

3、。
　　⑴研究和改進(jìn)了一種基于絲網(wǎng)印刷技術(shù)的Pt對電極制備方法。在制備漿料并優(yōu)化其組分的基礎(chǔ)上，通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備了Pt對電極，并首先研究了漿料中表面活性劑對Pt納米粒子附著力以及分散性的影響，結(jié)果表明:表面活性劑的添加可以顯著改善Pt納米粒子的分散性并增強(qiáng)其與FTO之間連接性。其次，研究了對電極燒結(jié)溫度對其催化活性的影響，結(jié)果表明:在400℃時制備的對電極具有較高的催化活性。另外，將這種絲網(wǎng)印刷法與旋涂和兩步浸泡法進(jìn)行了系統(tǒng)對

4、比，電化學(xué)及光伏特性測試表明:絲網(wǎng)印刷法制備的對電極具有較小的交換電阻和串聯(lián)電阻，催化活性較高，相應(yīng)的DSCs器件也具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。
　　⑵在單原子Pt復(fù)合對電極體系中，首先研究了Pt負(fù)載量與其在FeOx上分布狀態(tài)之間的關(guān)系，高分辨透射電鏡研究結(jié)果表明:在載Pt量為0.08％時，Pt主要以單原子形式分布，而隨著載Pt負(fù)載量的增加，Pt的分布形式從單原子逐漸變化為原子簇、亞納米、納米顆粒。將上述幾種Pt/FeOx催化劑應(yīng)用在