染料敏化太阳能电池含PVDF基准固态电解质的稳定性研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池（DSSC）自问世以来，以其独特的优势，引起人们研究的极大兴趣。经过多年的研究，目前电池的转换效率已十分可观。电解质是染料敏化电池中不可或缺的一部分，长期以来液态电解质因其组装的DSSC有着较高的光电转换效率受到人们的青睐。但液态电解质易挥发、易泄露、稳定性差等缺陷使电池性能难以稳定保持，阻碍了电池的商业化投产。采用准固态电解质来替代液态电解质以满足电池的稳定性要求已经成为目前的研究趋势。本文通过共混加热的方法制备两种不同溶剂的PVDF基准固态电解质，研究了电解质的电化学性能及组装电池的光电性能及稳定性。 以传统的乙腈/乙二醇作溶剂，LiI、I2为溶质，聚合物PVDF为凝胶剂制备了不同LiI浓度、不同PVDF含量的准固态电解质。实验发现，当LiI浓度为0.5M I2为0.05M时，准固态电解质的电导率达到最大值。PVDF含量越大，聚合物电解质的离子迁移越困难，电导率越小，组装的电池短路电流越低，电池的转换效率越差。但是PVDF对电池的开路电压影响不大。在电池稳定性研究中发现，由准固态电解质组装的电池性能衰减主要是由短路电流减小及填充因子的降低引起的，其转换效率减小的速率随PVDF增加而降低。当PVDF含量达到30%时，电解质过饱和，稳定性又降低。 利用DMF溶解能力强、不易挥发等优点，创新性地以DMF作溶剂，LiI、I2为溶质，聚合物PVDF为凝胶剂制备了凝胶剂PVDF含量为4%、8%、16%的凝胶电解质。为得到DMF中最佳LiI、I2浓度，对各成分进行了优化处理。确定了LiI与I2的最佳浓度与乙腈/乙二醇体系中相同。凝胶剂PVDF对电池的短路电流影响不大，会使电池的开路电压及填充因子增加从而提高电池的光电转换效率。当PVDF含量为16%时，得到电池的填充因子为0.746，光电转换效率为4.68%。同时，PVDF也会抑制电解质的挥发及染料的解吸附，使电池的稳定性提高。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 准固态电解质 PVDF DMF 稳定性
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-29
• 1.1 太阳能电池的发展状况8-10
• 1.2 太阳能电池的原理及分类10-14
• 1.2.1 硅太阳能电池10-13
• 1.2.2 化合物半导体太阳能电池13
• 1.2.3 有机/聚合物太阳能电池13-14
• 1.2.4 染料敏化太阳能电池14
• 1.3 染料敏化太阳能电池的结构及原理14-17
• 1.3.1 染料敏化电池的结构14-15
• 1.3.2 染料敏化电池的工作原理15-17
• 1.4 染料敏化太阳能电池的技术指标17-18
• 1.5 染料敏化太阳能电池电解质的研究进展18-27
• 1.5.1 液态电解质的研究进展18-21
• 1.5.2 固态电解质的研究进展21-23
• 1.5.3 准固态电解质的研究进展23-27
• 1.6 染料敏化电池的优势与挑战27-28
• 1.6.1 染料敏化电池的优势27
• 1.6.2 染料敏化电池面临的挑战27-28
• 1.7 本文研究的目的及内容28-29
• 第2章 准固态电解质制备及DSSC的组装29-35
• 2.1 实验材料及药品29-30
• 2.1.1 实验主要试剂29
• 2.1.2 P25 二氧化钛粉末29
• 2.1.3 染料敏化剂29-30
• 2.1.4 FTO导电玻璃30
• 2.2 实验仪器30
• 2.3 实验部分30-35
• 2.3.1 TiO2 多孔薄膜电极的制备30-31
• 2.3.2 电极敏化31
• 2.3.3 铂对电极制备31
• 2.3.4 准固态电解质的制备31-32
• 2.3.5 DSSC的组装与密封32-33
• 2.3.6 准固态电解质DSSC光电性能的测试33-35
• 第3章 乙腈/乙二醇体系准固态电解质的研究35-52
• 3.1 交流阻抗法测试电导率35-36
• 3.1.1 交流阻抗介绍35
• 3.1.2 离子电导率35-36
• 3.2 PVDF浓度对聚合物电解质电导率的影响36-39
• 3.3 LII浓度对准固态电解质电导率的影响39-43
• 3.4 温度对聚合物电解质电导率的影响43-45
• 3.5 乙腈/乙二醇体系PVDF对DSSC光电性能及稳定性影响45-51
• 3.5.1 PVDF对电池光电性能影响45-47
• 3.5.2 PVDF对电池的长期稳定性影响47-51
• 3.6 本章小结51-52
• 第4章 DMF溶剂体系凝胶电解质的性能研究52-60
• 4.1 LII与I2 的最佳浓度确定52-54
• 4.1.1 DMF介绍52
• 4.1.2 LiI浓度对电解质光电性能影响52-53
• 4.1.3 I2 浓度对电解质光电性能的影响53-54
• 4.2 PVDF浓度对凝胶电解质电导率影响54-56
• 4.3 DMF体系PVDF对DSSC光电性能及稳定性影响56-59
• 4.3.1 PVDF含量对DSSC光电性能影响56-57
• 4.3.2 准固态DSSCs稳定性研究57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-66
• 致谢66

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

PVDF基准固态染料敏化太阳电池的研究    蔡宁;李媛;赵颖;纪伟伟;张晓丹;熊绍珍;

Novel guanidinium-based ionic liquids as stationary phases for capillary gas chromatography    

Guanidinium Iodides-based Ionic Liquids: Synthesis and Application for Dye-sensitized Solar Cells(DSSCs)    

导电玻璃对纳米二氧化钛薄膜太阳能电池性能的影响    沈小林;徐卫林;杨红军;

江南体育在线直播观看 电池的发展趋势及产业化    王瑾;温廷敦;许丽萍;王志斌;樊彩霞;

CoCr_2O_4/TiO_2复合薄膜光阳极的制备及其在DSSC中的应用    秦颖;胡志强;杨冬雪;

室温离子液体的应用进展    陈晓伟;包宗宏;

表面陷光技术及其在太阳电池中的应用    彭英才;陈乙豪;蒋冰;沈波;马蕾;

硅基底的CVD扩磷工艺研究    杨旭;何晓雄;胡冰冰;马志敏;

胍盐离子液体的研究进展    段海峰;郭旭;李胜海;林英杰;张所波;谢海波;

一种非晶硅/多晶硅叠层太阳电池的制备    刘俊星;

胍盐离子液体粘度性质的预测    王玲;程涛;孙淮;

新型离子液体聚合物电解质的设计、合成及在锂二次电池中的应用研究    李明涛

胍、胍盐离子液体的合成及其在Michael加成反应中的应用    梁大鹏

染料敏化太阳能电池中PEG基体聚合物电解质和低铂负载量对电极研究    李品将

基于咪唑类离子液体助剂的金红石TiO_2纳米材料的水热合成    彭鹏

新型离子液体电解质的合成及在锂二次电池中的应用研究    房少华

氟烯烃活性自由基聚合及氢氧根离子交换膜材料制备与表征    刘磊

高效率染料敏化太阳能电池的电荷传输与复合机理研究    郝锋

纳米半导体材料对新型薄膜太阳能电池性能影响的研究    郭薇

微纳光子结构中的光子操控与光伏特性研究    陈智辉

染料敏化太阳能电池ZnO阳极的修饰与光电性能的研究    张凌云

用于染料敏化太阳能电池的聚丙烯酸（酯）/聚乙二醇/I~-/I_3~-聚合物凝胶电解质的研究    张亮

二氧化钛纳米棒薄膜材料及其太阳电池的溶胶—凝胶制备与光催化活性的研究    那日苏

聚醚离子液体的合成研究    岑非非

新型离子液体聚合物电解质的合成及其在锂二次电池中的应用    董思明

手性胍离子液体的合成、性质研究和活泼亚甲基化合物的芳基化反应    吴楠

铜在Cu（BF_4）_2-[bmim]BF_4及CuSO_4-H_2O-[bmim]BF_4体系中的电沉积研究    杨坤

成纤高聚物/室温离子液体系静电纺丝成形的初步探索    白红伟

绿色溶剂—离子液体的合成、表征及应用    任慧平

有机胍盐离子液体的合成及结构表征    刘择收

Pt/TiO_2光催化剂及染料敏化太阳电池电解质的制备与研究    陈烈杭

P(VDF-HFP)基凝胶电解质染料敏化纳米TiO_2薄膜太阳电池    郭力,戴松元,王孔嘉,方霞琴,史成武,潘旭

A new type quasi-solid state electrolyte for dye-sensitized solar cells    

PVDF压电膜的性能及其应用    赵海云

PVDF压电薄膜的结构、机理与应用    周洋,万建国,陶宝祺

PVDF传感器在机器人智能技术中的应用    全小平,何发昌

小孔径PVDF超滤膜的研制    俞三传,高从堦

PVDF压电应变常数的一种精确测量方法    吴学东

新型锂离子电池聚合物电解质的制备    任旭梅,顾辉,陈立泉,吴锋,黄学杰

PVDF压电计在低阻抗介质动态力学性能测试中的应用    刘剑飞,胡时胜

用PAN作造孔剂制备聚合物锂离子电池隔膜    任旭梅,吴锋

倒相法制备多孔PVDF薄膜的条件探索    任旭梅,吴锋,白莹,李汉军,黄学杰

深深亚微米技术中的超纯水    林耀泽

Effects of BaFe_(12)O_(19) Microfibers on Magnetic and Tribological Behaviour of BaFe_(12)O_(19)/PVDF Composites    

手性苯丙氨酸对聚偏氟乙烯(PVDF)晶型分布的调控作用    何领好;姚露;孙静;杨洁;宋锐;郝永梅;

溶剂种类对PVDF超滤膜结构和性能的影响研究    卞晓锴;施柳青;陆晓峰;

PVDF医用分离膜的研制    李亚静;吕晓龙;

油田用PVDF管式膜污染分析及清洗方法研究    冯斐;许振良;郑阳;游文婷;徐莹;

聚醚侧链型聚硅氧烷改性PVDF活性隔膜的制备及其在锂离子电池中的应用    李浩;陈月明;麻小挺;朱宝库;

PVDF/多巴胺-黑色素共混超滤膜表面改性的研究    蒋金泓;朱利平;徐又一;朱宝库;

激光辐照制备双功能PVDF研究    蒋毅坚;刘莹;

PVDF中空纤维膜表面非对称化学改性    祝倩;杨虎;许振良;常雪菲;

PVDF平板膜温敏性修饰及性能研究    赵海洋;赵义平;陈莉;张青松;王进美;张蕊;

三爱富成国内最大PVDF产销商    记者 张秀凤　通讯员 王建中

未来主导：染料敏化太阳能电池    本报记者 滕继濮

晶龙集团与世界顶尖高手过招    通讯员 段同刚　王丽英 记者 张计友

染料敏化太阳能电池将用于无人机    王小龙

赚钱不是他的终极理想    樊苏华

晶龙 技术为王“逆市飘红”    通讯员 段同刚　王丽英 记者 张计友

晶龙模式：让创新“跑赢”市场    段同刚　撰稿

中国的新能源挑战    许可新

天津铜铟镓硒太阳能电池组件制成    耀文

从原材料入手实现聚光光伏产业化    全国工商联新能源商会研究员 李雷

PVDF基复合型聚合物电解质的研究及其应用    谢辉

Al_2O_3改性Pd/Fe/PVDF催化还原剂制备及去除水中氯乙酸研究    孟昭虹

基于PVDF的全有机介电材料制备、结构与性能    李蕊

PVDF基介电复合膜的研究    匡锡文

基于Tween80和两亲共聚物PVDF超滤膜结构调控及其性能表征    张平允

聚偏氟乙烯基微孔—凝胶聚合物电解质的制备及其在DSSC中的应用研究    杨艳

新型PVDF基木塑复合材料体系界面行为及物性研究    周箭

聚偏氟乙烯薄膜及超薄膜的制备及特性研究    叶芸

基于复合材料理论的轮胎帘线受力模型及测试技术研究    揭琳锋

染料敏化太阳能电池准固态电解质及碳基对电极研究    张丁文

染料敏化太阳能电池含PVDF基准固态电解质的稳定性研究    贾海斌

离子液体对PVDF共混溶液相容性及成膜形貌结构的影响    程慰

PVDF在瞬态压力测试中的应用研究    隋世群

PVDF微孔薄膜的成型研究    韩娟娟

多层共挤流延法制备PVDF复合膜的研究    刘小建

咪唑离子液体聚合物准固态电解质的制备及性能研究    金鑫

PVDF微孔薄膜的成型研究    杨晋娜

基于PVDF的光刻机流场压力检测方法的研究    巴静

基于PVDF的空间碎片在轨感知技术研究    王青林

结构监测的PVDF动态特性分析和无线传感器研究    王杨