本文關(guān)鍵詞：染料敏化太陽能電池電解質(zhì)添加劑與對(duì)電極材料研究　出處：《東南大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：染料敏化太陽能電池(DSSCs)由光陽極、電解質(zhì)和對(duì)電極三部分組成。在傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)中,通常選擇加入不同種類的添加劑以提高電池的光電性能。但是,目前為止,添加劑對(duì)電池性能的影響都只是單一地顯著提高其開路電壓(Voc)或短路電流(Jsc)。Pt由于其良好的導(dǎo)電性和催化性能作為傳統(tǒng)的對(duì)電極材料。目前為止,各種非Pt對(duì)電極材料如碳材料、導(dǎo)電聚合物、金屬硫化物等已引起了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。同時(shí),通過修飾材料的表面幾何和電子結(jié)構(gòu)同樣使其具有良好的催化性能。為了進(jìn)一步提高電池性能,本文基于液態(tài)電解質(zhì)中添加劑和對(duì)電極材料,所研究內(nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面：1.配制不同比例的兩種添加劑4-叔丁基吡啶(TBP)和異硫氰酸胍(GuSCN)的液態(tài)電解質(zhì),通過一些電化學(xué)及光電化學(xué)測(cè)試和理論計(jì)算研究其對(duì)于電池性能影響的機(jī)理。TBP和GuSCN作為共添加劑可以顯著提高電池的光電性能,因?yàn)樗鼈兛梢杂绊戨姵氐哪軒Ъ半姾蓚鬏�。莫�?肖特基(MS)曲線可以定量地去分析二氧化鈦的帶邊移動(dòng),進(jìn)而闡明Voc的變化。同時(shí),可以利用循環(huán)伏安(CV)、電化學(xué)阻抗譜(EIS)、強(qiáng)度調(diào)制光電流譜/光電壓譜(MPS/IMVS)和電荷抽取(CE)技術(shù)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)方面的研究。理論方面,利用DFT密度泛函理論去研究相互作用能、費(fèi)米能級(jí)和前線軌道。結(jié)果顯示,TBP與GuSCN在比例為9：1時(shí)其電池性能最好。機(jī)理方面,TBP和TiO2之間的前沿軌道有效地重疊導(dǎo)致了費(fèi)米能級(jí)的負(fù)移和Voc的增加。由于庫倫引力,胍鹽離子(G+)可以緊密地吸附在TiO2表面形成鈍化層,減小電子復(fù)合速率。由于體積和靜電作用,不同比例的TBP和GuSCN可以產(chǎn)生競爭效應(yīng),因此,可能是這種協(xié)同作用導(dǎo)致了太陽能電池性能的明顯提高。2.設(shè)計(jì)了一種新型的以FTO導(dǎo)電玻璃為原材料的對(duì)電極,將其置于管式爐中真空退火后用作染料敏化太陽能電池對(duì)電極材料,發(fā)現(xiàn)其效率最高可達(dá)Pt的90%。為了進(jìn)一步探究其作用機(jī)理,通過脈沖激光沉積(PLD)的方法制得SnO2薄膜,相同條件處理后,用作染料敏化太陽能電池對(duì)電極,得到與Pt相近的催化性能。同時(shí),通過電化學(xué)及電壓-電流(IV)特征曲線、CV和Tafel測(cè)試表明所制得的對(duì)電極材料具有明顯的電催化性能。通過電子順磁共振(ESR)表征方法驗(yàn)證是氧空位在起作用。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM914.4

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本文編號(hào)：1332203