本文關(guān)鍵詞：新型碳材料柔性對電極的制備及其在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： 染料敏化太陽能電池 對電極 碳布 碳納米管 石墨烯量子點(diǎn)

【摘要】：作為第三代太陽能電池的代表,染料敏化太陽能電池(DSSCs)因具備較低的制作成本和較高的光電轉(zhuǎn)換效率,引起了全世界廣泛的關(guān)注。然而,DSSCs對電極多以鍍鉑的FTO導(dǎo)電玻璃為基底,這種對電極成本高、質(zhì)量大、易碎,限制了DSSCs的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。所以開發(fā)新型柔性材料對電極,提高DSSCs的光電轉(zhuǎn)化效率,成為目前研究DSSCs的重點(diǎn)。本論文主要以碳布作為柔性基底材料,并復(fù)合具有高導(dǎo)電性的碳納米管和具有高催化活性的石墨烯量子點(diǎn),制備了幾種新型的柔性三維碳納米復(fù)合材料對電極。將它們組裝成染料敏化太陽能電池,通過測試,獲得了較高的光電轉(zhuǎn)換效率。經(jīng)多種表征手段,證實(shí)了這主要?dú)w功于氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)較高的催化活性。這些碳納米復(fù)合材料對電極的制備方法簡單有效,結(jié)構(gòu)獨(dú)特,有著較高的催化活性和導(dǎo)電性能,可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的制備,因而具有較好的應(yīng)用前景。具體研究內(nèi)容如下:(1)運(yùn)用電泳法,通過電化學(xué)沉積,將石墨烯量子點(diǎn)負(fù)載到ITO PEN和碳布上,再分別進(jìn)行低溫和高溫退火處理,制備了兩種新型的柔性復(fù)合材料對電極。通過組裝成電池測試分別得到了3.73%和6.52%的光電轉(zhuǎn)換效率。(2)分別運(yùn)用絲網(wǎng)印刷法和氣相沉積法,經(jīng)過高溫處理,制備了兩種碳布/碳納米管的復(fù)合碳材料對電極,通過對比研究了兩種材料的光電性能,分別得到了6.51%和6.66%的光電轉(zhuǎn)換效率,堪比傳統(tǒng)鉑電極的效率。(3)將運(yùn)用氣相沉積法得到的碳布/碳納米管的復(fù)合碳材料,通過電化學(xué)沉積石墨烯量子點(diǎn),再進(jìn)行高溫退火處理,得到了一種新型的三維等級結(jié)構(gòu)碳對電極。通過組裝成電池測試得到了高達(dá)7.68%的光電轉(zhuǎn)換效率,是同等條件下傳統(tǒng)鉑電極的1.14倍。
【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 對電極 碳布 碳納米管 石墨烯量子點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 引言12-13
• 1.2 DSSCs的基本結(jié)構(gòu)及工作原理13-16
• 1.2.1 DSSC的基本結(jié)構(gòu)13-14
• 1.2.2 DSSC的工作原理14-16
• 1.3 DSSCs的性能表征參數(shù)16-18
• 1.3.1 大氣質(zhì)量AM16
• 1.3.2 J-V曲線16-17
• 1.3.3 開路電壓V_(oc)17
• 1.3.4 短路電流密度J_(sc)17-18
• 1.3.5 填充因子FF18
• 1.3.6 電池的光電轉(zhuǎn)換效率 η18
• 1.4 DSSCs的研究進(jìn)展18-25
• 1.4.1 DSSCs光陽極的研究進(jìn)展19-20
• 1.4.2 DSSCs染料的研究進(jìn)展20-21
• 1.4.3 DSSCs電解質(zhì)的研究進(jìn)展21-22
• 1.4.4 DSSCs對電極的研究進(jìn)展22-25
• 1.5 DSSCs對電極存在的問題25
• 1.6 本文研究的目的和主要內(nèi)容25-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分27-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器27-29
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑27-28
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器28-29
• 2.2 染料敏化太陽能電池的制備29-31
• 2.2.1 基底預(yù)處理29
• 2.2.2 N719染料的制備29
• 2.2.3 TiO_2光陽極的制備29-30
• 2.2.4 鉑對電極的制備30
• 2.2.5 電解液制備30
• 2.2.6 電池的組裝30-31
• 2.3 電極材料的表征31-33
• 2.3.1 掃描電子顯微鏡分析（SEM）31
• 2.3.2 能量散射光譜儀（EDS）31
• 2.3.3 透射電子顯微鏡（TEM）31-32
• 2.3.4 傅里葉紅外光譜儀（FTIR）32
• 2.3.5 X射線衍射分析（XRD）32
• 2.3.6 拉曼測試 （Raman spectra）32-33
• 2.3.7 X射線光電子能譜（XPS）33
• 2.4 對DSSCs的電化學(xué)性能研究33-36
• 2.4.1 J-V特性曲線測試33-34
• 2.4.2 循環(huán)伏安曲線測試（CV）34
• 2.4.3 塔菲爾極化曲線（Tafel）34-35
• 2.4.4 交流阻抗譜圖35-36
• 第三章 柔性基底復(fù)合石墨烯量子點(diǎn)對電極的制備及性能研究36-56
• 3.1 引言36-37
• 3.2 ITO-PEN柔性基底復(fù)合石墨烯量子點(diǎn)對電極的制備及性能研究37-44
• 3.2.1 氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)（NGQDs）的制備37
• 3.2.2 ITO-PEN基底預(yù)處理37
• 3.2.3 ITO-PEN/NGQDs對電極的制備37-38
• 3.2.4 氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)的形貌表征38-39
• 3.2.5 ITO-PEN/NGQDs電極材料的形貌表征39-40
• 3.2.6 ITO-PEN/NGQDs復(fù)合對電極的光電性能及電化學(xué)性能研究40-44
• 3.3 碳布柔性基底復(fù)合石墨烯量子點(diǎn)對電極的制備及性能研究44-55
• 3.3.1 氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)的制備44-45
• 3.3.2 碳布基底預(yù)處理45
• 3.3.3 CC/NGQDs對電極的制備45-46
• 3.3.4 CC/NGQDs對電極的表征46-48
• 3.3.5 CC/NGQDs對電極的光電性能研究48-52
• 3.3.6 CC/NGQDs對電極的電化學(xué)性能研究52-55
• 3.4 本章小結(jié)55-56
• 第四章 碳布/碳納米管復(fù)合對電極的制備及性能研究56-66
• 4.1 引言56-57
• 4.2 絲網(wǎng)印刷法制備碳布/碳納米管對電極57-58
• 4.2.1 碳納米管的功能化處理57
• 4.2.2 碳納米管漿料的制備57
• 4.2.3 碳布/碳納米管復(fù)合對電極的制備57-58
• 4.3 化學(xué)氣相沉積法制備碳布/碳納米管對電極58-59
• 4.3.1 碳布/碳納米管復(fù)合對電極的制備58-59
• 4.4 結(jié)果和討論59-64
• 4.4.1 碳布/碳納米管復(fù)合對電極的結(jié)構(gòu)與形貌表征59-61
• 4.4.2 碳布/碳納米管復(fù)合對電極的光電性能研究61-62
• 4.4.3 碳布/碳納米管復(fù)合對電極的電化學(xué)性能研究62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 新型三維等級結(jié)構(gòu)碳納米材料對電極的制備及性能研究66-81
• 5.1 引言66-67
• 5.2 新型三維等級結(jié)構(gòu)碳對電極的制備67-68
• 5.2.1 碳布/碳納米管復(fù)合對電極的制備67
• 5.2.2 碳布/碳納米管/石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合對電極的制備67-68
• 5.3 結(jié)果與討論68-79
• 5.3.1 碳布/碳納米管/石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合對電極的表征68-73
• 5.3.2 碳布/碳納米管/石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合對電極的光電性能研究73-77
• 5.3.3 碳布/碳納米管/石墨烯量子點(diǎn)復(fù)合對電極的電化學(xué)性能研究77-79
• 5.4 本章小結(jié)79-81
• 第六章 結(jié)論與展望81-83
• 6.1 結(jié)論81-82
• 6.2 展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-91
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間科研成果及所獲獎(jiǎng)項(xiàng)91-92
• 致謝92

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 李浩鵬;張曉艷;崔曉莉;;多壁碳納米管修飾的CdS/TiO_2復(fù)合光催化材料的制備及其光解水制氫特性[J];無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào);2009年11期

2 王瑜;戴松元;;納米晶體化學(xué)太陽能電池及其發(fā)展前景[J];新能源;1997年04期

，

本文編號：1050177