發(fā)布時間：2020-04-01 10:02

【摘要】：染料敏化太陽能電池由于成本低,制作簡單,效率高等優(yōu)點得到了廣泛關(guān)注,但傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)具有腐蝕性、揮發(fā)性和易泄露等諸多不利因素,阻礙了染料敏化太陽能電池的工業(yè)化應(yīng)用,為解決以上弊端,將具有空穴傳輸性能的空穴傳輸材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)得到固態(tài)染料敏化太陽能電池。所以在固態(tài)染料敏化太陽能電池(ssDSSCs)中,空穴傳輸材料起到將氧化態(tài)光敏劑還原再生并傳輸空穴的作用。目前固態(tài)染料敏化太陽能電池的研究多基于Spiro-OMeTAD(2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴)體系,光伏轉(zhuǎn)換性能表現(xiàn)不錯,但是由于Spiro-OMeTAD合成復(fù)雜、電導(dǎo)率低和其陽離子在可見光區(qū)有吸收,進(jìn)而與光敏劑有競爭吸收等因素,使得合成其他空穴傳輸材料成為該領(lǐng)域研究的熱點。而空穴傳輸材料的空穴遷移率是影響太陽能電池光伏性能的重要因素,在空穴傳輸材料的旋涂溶劑中進(jìn)行的化學(xué)摻雜,是使得染料敏化太陽能電池的空穴遷移率、光電轉(zhuǎn)換性能得到大幅提升的有效途徑。本論文首先設(shè)計合成了一類基于吲哚并咔唑的空穴傳輸材料ZYY1和ZYY2,并將其應(yīng)用于固態(tài)染料敏化太陽能電池中,測試兩個空穴傳輸材料的紫外可見吸收光譜,以及電化學(xué)循環(huán)伏安和光伏性能。合成的空穴傳輸材料ZYY1和ZYY2由于在旋涂溶劑氯苯的溶解性低,空穴傳輸材料滲透TiO_2膜弱,使電流密度和空穴遷移率低,進(jìn)而影響電池的光電轉(zhuǎn)換效率,分別為0.15%和0.27%。將旋涂溶劑氯苯改為氯苯和氯仿的混合液后(v:v=1:1),其以ZYY2為空穴傳輸材料的固態(tài)染料敏化太陽能電池的電流密度從0.45 mA/cm~2增大到0.80 mA/cm~2。DDQ(2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌)因其化學(xué)結(jié)構(gòu)特點表現(xiàn)強(qiáng)吸電子性,所以在本論文第二部分中,探究DDQ作為p型摻雜劑在固態(tài)染料敏化太陽能電池中的影響。通過在以X1為空穴傳輸材料的旋涂溶劑中摻雜DDQ生成X1~+-DDQ~-電子轉(zhuǎn)移絡(luò)合物,比較摻雜前后電池器件電導(dǎo)率和光伏性能的變化。探究發(fā)現(xiàn),摻雜DDQ后,固態(tài)染料敏化太陽能電池的串聯(lián)電阻明顯降低,短路電流密度得到較大的提升。摻雜0.08%DDQ后,固態(tài)染敏太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為4.3%(J_(sc)=7.39 mA/cm~2,V_(oc)=0.80 V,ff=73%),在相同條件下,沒有摻雜DDQ的電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率僅為2.9%(J_(sc)=5.37 mA/cm~2,V_(oc)=0.84V,ff=65%)。后在以ZYY2為空穴傳輸材料的旋涂溶劑中摻雜DDQ,電路密度和填充因子同樣會得到提高,光電轉(zhuǎn)換效率從0.14%提高到0.29%。
【圖文】：

圖 1.6 銅配合物[Cu(dmp)2]2+/+、[Cu(bpye)2]2+/+及 [Cu(dmbp)2]2+/+氧化還原電對的結(jié)構(gòu)Fig. 1.6 Structures of the copper complex redox couples of [Cu(dmp)2]2+/+, [Cu(bpye)2]2+/+an[Cu(dmbp)2]2+/+3）鐵配合物電解質(zhì)

空穴傳輸材料Spiro-OMeTAD的結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4

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本文編號：2610308