染料敏化太阳能电池光阳极及准固态电解质研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种新型的光电化学太阳电池,具有成本低(硅电池的1/5～1/10),理论寿命高,理论转化效率高、清洁等特点。经过多年的研究和实验,已经取得了一些突破性进展。但是还存在一些需要完善的地方,如TiO2薄膜制备工艺的优化,准固态电解质电池的制备等问题。 液相沉积法(LPD)是近几年发展起来的一种薄膜制备方法,具有工艺过程简单,不需要复杂设备,常温成膜,可以在复杂基底成膜等优点。采用液相沉积法沉积二氧化钛薄膜,具有很大优势。在本文中,采用液相沉积法制备了适用于DSSC的锐钛矿TiO2多孔薄膜,在沉积过程中添加聚乙二醇(PEG)来改变薄膜的形貌,研究了沉积过程中添加PEG对的薄膜的晶相结构以及对染料的吸附能力的影响。最终使用LPD TiO2薄膜组装的DSSC在100mWcn-2的标准光强下达到了6.1%的光电转化效率。 液态电解质具有离子电导率高、扩散系数大、对二氧化钛薄膜浸润性强等优点,但是存在着漏液、腐蚀性强、高温下易分解等缺点。针对传统液态电解质的上述缺点,本文研究了一种准固态蛭石复合电解质,利用蛭石的层状结构,在电解质内部形成离子的快速移动通道,来提高准固态电解质的电化学性能。本文将球磨过的蛭石粉体加入到聚氧化乙烯(PEO)基准固态电解质中并且调节添加量来寻找最佳比例。对不同蛭石含量的准固态电解质体系的离子电导率、暗电流以及DSSC的光电转化性能进行了测试和分析。最终,使用含有5wt%蛭石添加量的准固态电解质制备了在标准光强100mWcm-2光电转化效率为3.1%的染料敏化电池。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 二氧化钛薄膜 液相沉积法 蛭石 准固态电解质
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 染料敏化太阳能电池的研究进展11-19
• 1.1.1 DSSC的基本结构及工作原理12-15
• 1.1.2 半导体光阳极15-17
• 1.1.3 DSSC电解质17
• 1.1.4 DSSC染料敏化剂17-19
• 1.2 液相沉积法19-20
• 1.3 准固态染料敏化电池20-21
• 1.4 课题提出的意义21-23
• 第二章 液相沉积法制备二氧化钛薄膜的研究23-40
• 2.1 二氧化钛薄膜的沉积和表征25-32
• 2.1.1 实验药品及测试仪器25
• 2.1.2 二氧化钛薄膜的制备25-28
• 2.1.3 微结构表征28-29
• 2.1.4 染料吸附量测试29-32
• 2.2 液相沉积薄膜在DSSC中的应用32-38
• 2.2.1 实验药品及仪器32-33
• 2.2.2 DSSC的制备33-34
• 2.2.3 电池的光电性能测试34-38
• 2.3 本章小结38-40
• 第三章 准固态蛭石复合电解质的研究40-58
• 3.1 准固态电解质的合成43-50
• 3.1.1 实验原料及仪器43
• 3.1.2 准固态蛭石复合电解质的制备43-44
• 3.1.3 微结构表征44-46
• 3.1.4 准固态电解质离子电导率测试46-50
• 3.2 准固态染料敏化太阳能电池的制备和表征50-56
• 3.2.1 实验原料和仪器50-51
• 3.2.2 准固态染料敏化太阳能电池的制备51-52
• 3.2.3 光阳极TiO_2薄膜微结构表征52-53
• 3.2.4 DSSC光电性能测试53-56
• 3.3 本章小结56-58
• 第四章 结语58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-65
• 攻读硕士期间取得的成果65

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