金屬襯底上原位制備染料敏化電池對電極及其性能研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池（DSSCs）作為一種清潔無污染的新型光電化學太陽能電池，由于其制備工藝簡單、制作成本低廉及較高的光電轉(zhuǎn)換效率等特性而備受矚目。DSSCs通常由光陽極、染料、電解質(zhì)和對電極組成，而對電極占據(jù)著整個電池成本的60%以上，因而對于對電極的研究意義更為重大。在電池器件中，對電極的主要作用是收集、傳輸外電路電子和催化電解質(zhì)體系中I3－的還原，一般由Pt來擔當。貴金屬Pt的使用會明顯增加整個電池的成本，于是基于以透明導電氧化物（

2、TCO）為基材的少Pt或無Pt對電極大量地被探索和開發(fā)。本論文將立足于進一步降低對電極的成本為目標，摒棄了TCO的使用，直接采用廉價的過渡金屬襯底，通過原位制備的方法來獲得高效對電極，并探究其相關(guān)性能，研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1）采用簡單的一步原位生長方法，以鐵片為基材和Fe源，水合肼為還原劑，在140℃的溫度條件下水熱反應一定時間，成功地在鐵基材上制備出了FeSe2催化材料，然后將此引入對電極。研究結(jié)果表明：在140℃的溫度條

3、件下水熱反應12 h時得到的FeSe2-12h對電極呈現(xiàn)了優(yōu)異的電催化活性和光伏特性，得到了7.38%的光電轉(zhuǎn)化效率，這一結(jié)果超過了相同測試條件下Pt對電極對應的6.97%的轉(zhuǎn)換效率。
　　2）采用簡單的一步原位生長方法，以鎳片為基材和Ni源，還原劑為硼氫化鈉或水合肼，在130℃的溫度條件下水熱反應12h，成功地在鎳基材上制備出了兩種不同形貌的一維單晶NiSe對電極材料。實驗表明：還原劑為硼氫化鈉時水熱得到的試樣為NiSe-sb，

4、水合肼為還原劑時水熱得到的NiSe-hh對電極，NiSe-sb和NiSe-hh均呈現(xiàn)出了優(yōu)異的電催化活性、電化學穩(wěn)定性和光伏特性，其對應的光電轉(zhuǎn)化效率分別為6.75%和6.42%，兩種試樣光電轉(zhuǎn)化效率不同與其微觀形貌及晶化程度有關(guān)。另外，Pt對電極對應的轉(zhuǎn)換效率為6.18%。
　　3）采用簡單的原位火焰法，以鎳片為基材，在其表面噴灑適量硝酸鎳或硫脲前驅(qū)體溶液，烘干后在酒精噴燈或酒精燈火焰中灼燒一定時間，成功地在鎳基材上制備出了兩種