基于Co-Pt合金對電極的染料敏化太陽電池性能研究.pdf

1、染料敏化太陽電池(Dye-sensitized solar cells,DSSC)是一種新型太陽能電池,它的光吸收及電荷分離傳輸過程分別由不同的部分完成,其電荷的分離主要是通過染料電子的得失和I-/I3-這一電子對的氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)的。近年來,DSSC以其組裝簡單、成本低、無污染等優(yōu)點(diǎn)成為目前太陽能電池中研究的熱點(diǎn)之一。經(jīng)過20年的發(fā)展,DSSC最高能量轉(zhuǎn)換效率目前 已經(jīng)達(dá)到12.3％( AM1.5模擬太陽光下)[1],隨著其研究的深入

2、和性能的不斷改善,有望成為傳統(tǒng)硅太陽能電池的可靠替代物。
　　作為 DSSC必不可少的組成部分,對電極對其性能有著重要的影響。目前已報導(dǎo)的高效 DSSC多數(shù)采用負(fù)載金屬 Pt的導(dǎo)電玻璃作為對電極,但由于 Pt是一種稀有元素,價格昂貴,從而限制了 DSSC的廣泛應(yīng)用。因此,設(shè)計制備具有高催化活性、低成本的新型對電極材料,仍是目前研究人員廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。
　　本文提出了制備合金DSSC對電極這一思想,通過向傳統(tǒng)鉑對電極中引入另一

3、種具有催化活性且電導(dǎo)率較高的廉價過渡金屬鈷,與鉑復(fù)合形成 DSSC中的納米合金催化劑,顯著提高了對電極的導(dǎo)電率,并降低了對電極的成本。且因兩種合金的協(xié)同效應(yīng),提供了更多的反應(yīng)活性點(diǎn)、提高了對電極的催化活性。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)采用電化學(xué)恒電位法制備具有不同組成配比的鈷鉑合金對電極,對其進(jìn)行了詳細(xì)的物理表征和電化學(xué)性能測試。掃描電鏡(SEM)結(jié)果表明所制得鉑鈷合金的粒徑數(shù)十納米、顆粒均勻、且局部存在細(xì)微孔道。其中電催化

4、活性最高的鉑鈷合金組裝的 DSSC光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了10.23%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同等實驗條件下標(biāo)準(zhǔn)鉑對電極6.52%的效率,且表現(xiàn)出了良好的循環(huán)特性等使用性能。實驗中還詳細(xì)考察了沉積電位、溶液濃度配比對鈷鉑合金對電極形貌及電化學(xué)性能的影響。
　　(2)采用硼氫化鈉化學(xué)還原法,經(jīng)水熱還原制得鉑鈷合顆粒。利用XRD、SEM等測試方法對其物理性質(zhì)進(jìn)行了表征,結(jié)果表明材料具有良好的合金相結(jié)構(gòu),顆粒呈棉花絮狀,具有較大的比表面積。將鈷鉑合金顆粒與