大面积单基板全固态染料敏化太阳能电池研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池于1991年由瑞士洛桑高等工学院的迈克尔?格兰泽尔教授研制成功,由于其制作工艺简单,原材料价格低廉且无污染等特点,一直受到广泛关注,成为新一代薄膜太阳能电池的突出代表。但是传统的液态染料敏化太阳能电池难以做到严密的封装,存在电解质泄漏、电极腐蚀等问题,严重阻碍了其产业化进程。 本论文着重于一种具有单基板结构的大面积全固态染料敏化太阳能电池器件的制作方法,使用全固态聚合物电解质代替液态电解质,并开发了一种基于石墨和碳黑的电极材料,由于其生产工艺更加简单,原材料更加廉价,更适合大规模产业化生产,为染料敏化太阳能电池的产业化开辟了一条新的道路。本论文主要包括以下内容:小面积测试电池的制作及优化:使用丝网印刷技术,在尺寸为10cm×10cm的导电基板上制备4×5片小面积测试电池的工作电极、绝缘层和对电极,精确控制了各层薄膜的厚度。结果显示,制备成电池之后,其性能参数显示出良好的一致性,且制备工艺具有较高的可重复性。对比了不同厚度工作电极和对电极对电池性能的影响,确定了针对全固态聚合物电解质的最合适的结构参数。 不同宽度单基板液态染料敏化太阳能电池的制作:使用丝网印刷技术,在尺寸为10cm×10cm的导电基板上制备了6片长度相同,宽度不同的单基板电池,使用普通玻璃和耐有机溶剂的封装胶封装,填充液态电解质。研究了电池有效面积对电池性能的影响。 大面积单基板全固态染料敏化太阳能电池制作:使用丝网印刷技术,在尺寸为10cm×10cm的导电基板上制备了5个条状电池单元,相互之间为串联结构。结果表明该电池短路电流70.1mA,开路电压3.70V,填充因子为60.1%,最高输出功率达156.6mW,光电转换效率达2.61%。 电池稳定性测试:为了研究单基板全固态染料敏化太阳能电池稳定性,简单封装后,进行了70℃高温1000小时的烘烤实验,结果表明,单基板全固态染料敏化太阳能电池保持了良好的稳定性。 【关键词】：大面积 单基板 全固态 染料敏化 太阳能电池 稳定性
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 概论9-26
• 1.1 能源现状与各国对策9-11
• 1.2 太阳能的利用11-12
• 1.3 太阳能电池的分类12-15
• 1.4 染料敏化太阳能电池介绍15-20
• 1.5 单基板染料敏化太阳能电池20-25
• 1.6 本论文研究目的及内容25-26
• 2 实验研究26-39
• 2.1 小面积单基板全固态染料敏化电池的制备与研究26-31
• 2.2 不同尺寸单基板液态染料敏化太阳能电池的制备与研究31-34
• 2.3 大面积单基板全固态染料敏化太阳能电池制备与研究34-37
• 2.4 电池封装与测试37-38
• 2.5 本章小结38-39
• 3 实验结果与分析39-53
• 3.1 工作电极厚度对电池性能的影响39-42
• 3.2 碳对电极分析与研究42-45
• 3.3 电池有效面积对电池性能的影响45-47
• 3.4 大面积器件的光伏性能47-49
• 3.5 电池制作的重复性49-50
• 3.6 热稳定性50-52
• 3.7 本章小结52-53
• 4 总结与展望53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-59
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写论文及申报专利目录59

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