电化学法制备染料敏化太阳能电池中的纳米结构聚苯胺薄膜对电极

【摘要】： 在室温条件下,运用电化学循环伏安技术在掺杂氟的二氧化锡(FTO)玻璃导电面原位聚合制备出不同厚度的聚苯胺薄膜。经扫描电镜和原子力显微镜对其表面进行微观形貌分析后发现：聚苯胺先呈纳米颗粒状在FTO玻璃导电表面生长,随着聚苯胺纳米颗粒密度的增大,在底层的纳米颗粒上逐渐长出线状的聚苯胺,最后形成多孔的网状聚苯胺。 将此聚苯胺薄膜成功应用到染料敏化太阳能电池作为对电极,并对不同厚度聚苯胺薄膜对电极组成的电池性能进行了表征：其中最优的聚苯胺薄膜对电极电池的光电转化效率达到4.95%,接近铂标准电极的5.41%,而且聚苯胺薄膜对电极电池的电流密度比铂对电极电池提高了11.6%。因此电化学法制备的低成本、高效率聚苯胺对电极可用于染料敏化太阳能电池中来替代传统使用的贵金属铂对电极。 在此基础上建立了电化学原位聚合生长聚苯胺的理论模型,即聚苯胺薄膜由低孔隙率的紧密层和高孔隙率的疏松层组成,二者具有不同的结构和电化学特性。借助此理论模型解释了由不同厚度聚苯胺薄膜对电极组成的染料敏化太阳能电池光电性能的变化规律,并且此模型有助于开发更高性能的其他导电聚合物电极或电器件。 【关键词】：电化学 聚苯胺 对电极 纳米结构 染料敏化太阳能电池
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 序言9-26
• 1.1 引言9-10
• 1.2 染料敏化太阳能电池结构以及工作原理10-12
• 1.3 染料敏化太阳能电池研究现状12-18
• 1.4 存在问题以及未来发展趋势分析18-19
• 1.5 染料敏化太阳能电池对电极研究进展19-24
• 1.6 研究意义与研究内容24-26
• 第二章 电化学循环伏安法制备聚苯胺薄膜电极26-36
• 2.1 引言26-28
• 2.2 实验材料与仪器28
• 2.2.1 实验材料28
• 2.2.2 实验仪器28
• 2.3 实验步骤28-29
• 2.3.1 聚苯胺薄膜电极的制备28-29
• 2.3.2 铂薄膜电极的制备29
• 2.4 结果与讨论29-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 聚苯胺薄膜电极表面形貌以及生长机理研究36-42
• 3.1 实验仪器与方法36
• 3.2 结果与讨论36-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 聚苯胺薄膜对电极电化学性能研究42-55
• 4.1 敏化太阳电池性能的性能指标42-45
• 4.1.1 I-V曲线42-43
• 4.1.2 开路电压(V_(oc))与短路电流(I_(sc))43
• 4.1.3 与光电转换效率(η)与填充因子(ff)43-44
• 4.1.4 交流阻抗分析44-45
• 4.2 实验材料与仪器45
• 4.2.1 实验材料45
• 4.2.2 实验仪器45
• 4.3 实验步骤45-48
• 4.3.1 TiO_2光电极的制备45-46
• 4.3.2 配制DSSC电解液46
• 4.3.3 DSSC的组装46-47
• 4.3.4 DSSC光电性能检测47
• 4.3.5 DSSC交流阻抗检测47-48
• 4.3.6 对电极电化学催化性能评价48
• 4.4 结果与讨论48-54
• 4.4.1 不同对电极组装的DSSC的性能参数48-50
• 4.4.2 交流阻抗分析50
• 4.4.3 循环伏安曲线研究50-52
• 4.4.4 聚苯胺薄膜对电极理论模型52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第五章 总结与展望55-56
• 参考文献56-65
• 硕士期间发表文章与申请专利65-66
• 致谢66

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