金屬襯底上原位制備染料敏化電池對(duì)電極及其性能研究.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSCs）作為一種清潔無(wú)污染的新型光電化學(xué)太陽(yáng)能電池，由于其制備工藝簡(jiǎn)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(yáng)極、染料、電解質(zhì)和對(duì)電極組成，而對(duì)電極占據(jù)著整個(gè)電池成本的60%以上，因而對(duì)于對(duì)電極的研究意義更為重大。在電池器件中，對(duì)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(lái)?yè)?dān)當(dāng)。貴金屬Pt的使用會(huì)明顯增加整個(gè)電池的成本，于是基于以透明導(dǎo)電氧化物（

2、TCO）為基材的少Pt或無(wú)Pt對(duì)電極大量地被探索和開(kāi)發(fā)。本論文將立足于進(jìn)一步降低對(duì)電極的成本為目標(biāo)，摒棄了TCO的使用，直接采用廉價(jià)的過(guò)渡金屬襯底，通過(guò)原位制備的方法來(lái)獲得高效對(duì)電極，并探究其相關(guān)性能，研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：
　　1）采用簡(jiǎn)單的一步原位生長(zhǎng)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(yīng)一定時(shí)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(duì)電極。研究結(jié)果表明：在140℃的溫度條

3、件下水熱反應(yīng)12 h時(shí)得到的FeSe2-12h對(duì)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(guò)了相同測(cè)試條件下Pt對(duì)電極對(duì)應(yīng)的6.97%的轉(zhuǎn)換效率。
　　2）采用簡(jiǎn)單的一步原位生長(zhǎng)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(yīng)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(duì)電極材料。實(shí)驗(yàn)表明：還原劑為硼氫化鈉時(shí)水熱得到的試樣為NiSe-sb，

4、水合肼為還原劑時(shí)水熱得到的NiSe-hh對(duì)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(xué)穩(wěn)定性和光伏特性，其對(duì)應(yīng)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(duì)電極對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換效率為6.18%。
　　3）采用簡(jiǎn)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(shí)間，成功地在鎳基材上制備出了兩種