本文關鍵詞：染料敏化太陽能電池無鉑高效對電極研究

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【摘要】：鉑因其較高的電導率和催化反應活性而成為染料敏化太陽能電池(DSCs)理想的對電極材料。然而由于鉑屬于貴金屬元素、價格昂貴,且會與碘基電解液反應而影響電池的長期穩(wěn)定性,因此探究無鉑、廉價對電極成為亟待解決的問題。同時,導電玻璃基底易碎、成本較高以及適應性差的特點會阻礙太陽能電池進一步應用。我們使用了兩步電化學方法制備了聚吡咯／石墨烯復合對電極。聚吡咯和石墨烯的復合可以避免聚吡咯納米粒子或石墨烯的堆疊,從而提高了催化活性位點和電導率,且形成的三維結構可以加速電解液的滲透,從而提高催化反應活性。循環(huán)伏安測試和電化學交流阻抗測試結果表明聚吡咯／石墨烯具有較高的電化學催化活性以及較低的電荷轉(zhuǎn)移電阻。光電轉(zhuǎn)換測試表明聚吡咯／石墨烯沉積在導電玻璃和柔性基底上做對電極時剛性和柔性染料敏化太陽能電池分別達到了6.45%和4.24%的光電轉(zhuǎn)換效率。同時,我們以化學氣相沉積沉積的方式在鈦板上原位制備了氮摻雜無定形碳氮化鈦碳化鈦對電極。該方法實現(xiàn)了導電玻璃基底的替代并避免了催化材料的轉(zhuǎn)移。循環(huán)伏安法和電化學交流阻抗表明,這種對電極具有較高的電化學催化反應活性、優(yōu)異循環(huán)穩(wěn)定性和附著性以及與較小的電荷轉(zhuǎn)移電阻。該對電極在剛性和柔性染料敏化太陽能電池上分別取得了6.24%和4.37%的光電轉(zhuǎn)換效率。本文通過簡單的實驗方法探索了兩種廉價、高效對電極材料,降低了制作成本,提高了催化反應活性,為進一步探索更為高效的對電極材料奠定了基礎。
【關鍵詞】：染料敏化太陽能電池 氮化鈦 碳化鈦 催化性能 聚吡咯 石墨烯 對電極
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 學位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 染料敏化太陽能電池的發(fā)展歷程14
• 1.2 染料敏化太陽能電池的基本結構及工作原理14-19
• 1.2.1 染料敏化太陽能電池的基本結構14-17
• 1.2.1.1 染料(敏化劑)15
• 1.2.1.2 光陽極15-16
• 1.2.1.3 對電極16-17
• 1.2.1.4 電解質(zhì)17
• 1.2.2 染料敏化太陽能電池工作原理17-18
• 1.2.3 染料敏化太陽能電池性能參數(shù)18
• 1.2.4 對電極存在的問題及解決方案18-19
• 1.3 石墨烯類材料19-21
• 1.3.1 石墨烯概述19-20
• 1.3.2 氧化石墨20-21
• 1.4 導電聚合物21-22
• 1.4.1 導電聚合物概述21
• 1.4.2 聚吡咯21-22
• 1.5 氮化鈦和碳化鈦22-23
• 1.5.1 氮化鈦22
• 1.5.2 碳化鈦及其制備方法22-23
• 1.5.3 氮化鈦和氮化鈦的應用領域23
• 1.6 論文選題的目的和意義23-24
• 1.7 論文研究的主要內(nèi)容24-26
• 第二章 實驗材料、測試及表征26-32
• 2.1 實驗試劑及儀器26
• 2.2 材料表征儀器26-27
• 2.3 染料敏化太陽能電池的一般制備方法27-28
• 2.3.1 光陽極的制備27
• 2.3.2 電解液的配制27
• 2.3.3 對電極的制備27
• 2.3.4 電池的組裝27-28
• 2.4 測試儀器及方法28-32
• 2.4.1 循環(huán)伏安測試28-29
• 2.4.2 光電轉(zhuǎn)換效率的測試29-30
• 2.4.3 電化學交流阻抗(EIS)測試30-32
• 第三章 聚吡咯/石墨烯復合對電極的應用研究32-46
• 3.1 引言32-33
• 3.2 實驗部分33
• 3.2.1 氧化石墨烯的制備33
• 3.2.2 聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)的制備33
• 3.2.3 聚吡咯/石墨烯(PPy/RGO)的制備33
• 3.3 結果討論33-44
• 3.3.1 反應產(chǎn)物鑒定與表征34-36
• 3.3.2 產(chǎn)物形貌研究36-37
• 3.3.3 催化性能研究37-40
• 3.3.4 光電轉(zhuǎn)換效率研究40-42
• 3.3.5 電化學交流阻抗譜研究42-43
• 3.3.6 柔性染料敏化太陽能電池43-44
• 3.4 小結44-46
• 第四章 氮摻雜無定形碳/氮化鈦/碳化鈦復合對電極46-60
• 4.1 引言46-47
• 4.2 實驗部分47
• 4.2.1 鈦板的表面處理47
• 4.2.2 氮摻雜無定形碳/氮化鈦/碳化鈦的制備47
• 4.3 結果討論47-58
• 4.3.1 反應產(chǎn)物鑒定與表征47-50
• 4.3.1.1 X射線光電子能譜分析47-48
• 4.3.1.2 X射線衍射分析48-49
• 4.3.1.3 透射電子顯微鏡(TEM)分析49-50
• 4.3.2 產(chǎn)物形貌研究50-51
• 4.3.3 催化性能研究51-53
• 4.3.4 電化學交流阻抗研究53-54
• 4.3.5 光電轉(zhuǎn)換效率研究54-56
• 4.3.6 柔性染料敏化太陽能電池56-58
• 4.4 小結58-60
• 第五章 結論60-62
• 參考文獻62-68
• 致謝68-70
• 研究成果及發(fā)表的學術論文70-72
• 作者及導師簡介72-73
• 附件73-74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王煥榮,葉以富,閔光輝,秦敬玉,王偉民;TiC價電子結構及其性質(zhì)分析[J];科學通報;2001年03期

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本文編號：679531