基于新型電極的染料敏化太陽能電池的研究.pdf

1、由于傳統(tǒng)能源（如：石油、煤炭、天然氣等）的日趨枯竭和環(huán)境污染等問題的日漸嚴重，對新型能源的開發(fā)利用成為人們研究的熱點之一。太陽能是一種清潔的，資源非常豐富的、使用安全的能源，擁有良好的應(yīng)用前景。和傳統(tǒng)光伏設(shè)備相比，染料敏化太陽能電池（DSSC）因為其成本低廉、制備簡單和性能優(yōu)良等長處而備受矚目。DSSC主要由光陽極、染料、電解質(zhì)和對電極組成，其中高性能的對電極和光陽極對提高電池的性能至關(guān)重要，因此，本文主要展開以下工作：
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2、）采用電泳沉積法和離子交換法，并通過硼氫化鈉和硫酸溶液的處理在導電玻璃上直接生長海綿狀的硫化鈷/還原氧化石墨烯（CoS/rGO）薄膜。和純的CoS對電極相比，該CoS/rGO對電極表現(xiàn)出更好的導電性和催化活性，可使得DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率達到9.39％。
　?。?）采用水熱法制備了高效透明的納米雜化CoS/rGO對電極，并研究了在制備過程中氧化石墨烯（GO）濃度對對電極性能的影響。當GO濃度為0.10mg mL-1時，制備得到的C

3、oS/rGO對電極具有良好的導電性和對電解液I3-/I-優(yōu)良的催化活性。用入射光強密度為100mW cm-2的模擬太陽光分別從電池的正面和背面照射，該電極可使DSSC的光電效率分別達到9.82%和8.38%，與由Pt對電極組裝的電池相比，其光電轉(zhuǎn)換效率（太陽光正面入射）提高了19.17%。
　?。?）研究了氨水在電沉積制備CoS和NiS對電極過程中的作用，通過對電沉積液中氨水量和掃描周期的研究發(fā)現(xiàn)，在50mL的沉積液中，氨水的量分

4、別為2mL和1mL時，掃描周期為4時，得到的CoS和NiS對電極導電性和催化活性最佳。由該CoS和NiS對電極組裝的DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率分別為9.23%和9.65%，比在中性或酸性條件下電沉積得到的CoS和NiS對電極和Pt對電極組裝的DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率都有所提高。
　?。?）通過對兩步水熱法制備Co9S8納米管的摻雜改性，制備了CoNi2S4/NiS花狀微球和CoMoO4/Co9S8雜化納米管，并通過旋涂法分別制備了CoN

5、i2S4/NiS和CoMoO4/Co9S8對電極。和純的CoNi2S4和NiS相比，CoNi2S4/NiS微球具有更大的比表面積，同時使得對電極具有更好的導電性和電催化活性，DSSC的效率可達到8.81%，因此CoNi2S4/NiS是一種價格低廉和性能優(yōu)良的對電極材料。CoNi2S4/NiS雜化納米管比Co9S8納米管表面更加粗糙，通過循環(huán)伏安法、阻抗和塔菲爾測試顯示CoMoO4/Co9S8雜化對電極表現(xiàn)出更加優(yōu)良的導電性和催化活性，可

6、使得DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率達到8.60%，比由Co9S8和Pt對電極組裝的DSSC的效率（7.69%和8.13%）有很大的提高。
　　（5）采用水熱法在TiO2光陽極表面制備了一層NiO，該NiO層不僅使得TiO2/NiO光陽極的染料吸附量和光捕獲量增加，而且紫外光譜顯示TiO2/NiO在400~800nm的吸收有所增加。通過電化學分析得出：和TiO2光陽極相比，TiO2/NiO2光陽極表現(xiàn)出更短的電子傳輸時間、更長的電子壽命和更