本文關(guān)鍵詞：染料敏化太陽(yáng)能電池凝膠電解質(zhì)的研究

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【摘要】：本文制備了應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)的準(zhǔn)固態(tài)聚合物凝膠電解質(zhì),探究其組成與制備工藝,研究此電解質(zhì)對(duì)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化性能和長(zhǎng)期穩(wěn)定性能的影響,并將其與液態(tài)電解質(zhì)相對(duì)比,研究了凝膠電解質(zhì)對(duì)于TiO2光陽(yáng)極結(jié)構(gòu)的適用性。主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括:1.本文選擇以PVDF-HFP(偏氟乙烯和六氟丙烯共聚物)作為高聚物凝膠劑,研究了電解質(zhì)性能以及它對(duì)太陽(yáng)能電池性能的影響。為了制備出效果最優(yōu)的凝膠電解質(zhì),本文探索了聚合物凝膠電解質(zhì)(GPE)的溶劑和增塑劑、填充劑、復(fù)合聚合物的最優(yōu)添加量以及GPE的制備工藝。太陽(yáng)能電池效果最佳的凝膠電解質(zhì)制備方法如下:在加熱條件下溶解質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的高聚物PVDF-HFP,再加入15%碳酸丙烯酯作為增塑劑和2%的P25納米顆粒作為填充劑提高離子電導(dǎo)率,得到的凝膠電解質(zhì)在加熱條件下為液態(tài),冷卻后為凝膠態(tài),其離子電導(dǎo)率為9.43×10-3 S/cm,離子擴(kuò)散系數(shù)為3.43×10-6 cm2/S。2.本文通過不同的造孔劑制備了多孔光陽(yáng)極,造孔劑包括長(zhǎng)鏈表面活性劑(十六胺、十八胺和P123)和聚苯乙烯(PS)微球。PS微球使用乙醇相無(wú)皂乳液聚合法合成。將凝膠電解質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)電解液對(duì)比應(yīng)用于使用不同光陽(yáng)極的染料敏化太陽(yáng)能電池中并測(cè)試電池的性能,結(jié)果表明凝膠電解質(zhì)電池的短路電流比液態(tài)電解質(zhì)電池的有所提高,效率最高提高12%,達(dá)到6.73%,通過比較了兩種電解質(zhì)對(duì)于光陽(yáng)極的適用匹配性證明凝膠電解質(zhì)更適用于孔洞較多的光陽(yáng)極。同時(shí)還研究了兩種電解質(zhì)對(duì)封裝太陽(yáng)能電池穩(wěn)定性的影響,使用凝膠電解質(zhì)的封裝電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性可達(dá)到600 h。
【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽(yáng)能電池 凝膠電解質(zhì) PVDF-HFP TiO_2光陽(yáng)極造孔劑
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 文獻(xiàn)綜述8-26
• 引言8
• 1.1 太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展8-10
• 1.1.1 硅基太陽(yáng)能電池8-9
• 1.1.2 多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池9
• 1.1.3 聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池9-10
• 1.1.4 染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）10
• 1.1.5 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池10
• 1.2 染料敏化太陽(yáng)能電池研究進(jìn)展10-17
• 1.2.1 染料敏化太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷程10-13
• 1.2.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)、工作原理和相關(guān)性能參數(shù)13-17
• 1.3 染料敏化太陽(yáng)能電池的電解質(zhì)研究進(jìn)展17-24
• 1.3.1 液態(tài)電解質(zhì)18-19
• 1.3.2 固態(tài)電解質(zhì)19-20
• 1.3.3 準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)20-24
• 1.4 本課題研究的意義與內(nèi)容24-26
• 第二章 凝膠電解質(zhì)電池的制備、電化學(xué)測(cè)試和性能表征26-43
• 引言26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分26-31
• 2.1.1 主要原料、試劑和實(shí)驗(yàn)儀器26-28
• 2.1.2 光陽(yáng)極的制備28-29
• 2.1.3 光陽(yáng)極的敏化29
• 2.1.4 凝膠電解質(zhì)的制備29-31
• 2.1.5 染料敏化太陽(yáng)能電池的組裝31
• 2.2 太陽(yáng)能電池的測(cè)試與表征31-32
• 2.2.1 凝膠電解質(zhì)測(cè)試與表征31-32
• 2.2.2 太陽(yáng)能電池的性能測(cè)試32
• 2.3 結(jié)果與討論32-42
• 2.3.1 PVDF-HFP基凝膠電解質(zhì)的狀態(tài)和形貌32-35
• 2.3.2 增塑劑的影響35-37
• 2.3.3 填充物的影響37-41
• 2.3.4 復(fù)合聚合物P123的影響41-42
• 2.4 本章小結(jié)42-43
• 第三章 凝膠電解質(zhì)運(yùn)用于多孔光陽(yáng)極的研究43-66
• 引言43
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分43-48
• 3.1.1 主要原料、試劑和實(shí)驗(yàn)儀器43-45
• 3.1.2 多孔光陽(yáng)極的制備45-46
• 3.1.3 光陽(yáng)極的敏化46-47
• 3.1.4 凝膠電解質(zhì)的制備47
• 3.1.5 染料敏化太陽(yáng)能電池的組裝47-48
• 3.2 太陽(yáng)能電池的測(cè)試與表征48-49
• 3.2.1 多孔光陽(yáng)極的表征48-49
• 3.2.2 太陽(yáng)能電池的性能測(cè)試49
• 3.3 結(jié)果與討論49-65
• 3.3.1 以表面活性劑為造孔劑對(duì)凝膠電解質(zhì)電池的影響49-57
• 3.3.2 以聚苯乙烯微球?yàn)樵炜讋⿲?duì)凝膠電解質(zhì)的影響57-63
• 3.3.3 凝膠電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)對(duì)封裝電池穩(wěn)定性的影響63-65
• 3.4 本章小結(jié)65-66
• 第四章 結(jié)論與展望66-68
• 4.1 論文結(jié)論66
• 4.2 未來(lái)展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-75
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明75-76
• 致謝76-77

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