本文關(guān)鍵詞：非Pt基染料敏化太陽能電池對電極材料的研究

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【摘要】：近年來染料敏化太陽能電池對電極材料的研究成為了新能源研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。針對目前貴金屬Pt在對電極材料領(lǐng)域應(yīng)用中所存在的問題,本研究采用納米材料復(fù)合和控制納米材料結(jié)構(gòu)的方法對替代貴金屬Pt的材料進(jìn)行了探索和優(yōu)化,著重研究了材料的制備、相應(yīng)的I-/I3-電催化測試及其組裝成電池的光電轉(zhuǎn)化效率,并對其如何提高光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行了探索,為改善和控制材料的電催化性能和組裝成染料敏化太陽能電池提供了重要的理論和實(shí)際參考價(jià)值。本文通過不同的實(shí)驗(yàn)方法制備了三種對電極材料,采用XRD、BET、SEM、TEM等各種技術(shù)對材料的形貌、結(jié)構(gòu)、組分進(jìn)行了表征,并對三種對電極材料的電催化性質(zhì)及其組裝成染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行了研究,主要研究工作包括以下三方面:1、以納米SiO_2微球作為模板制備空心結(jié)構(gòu)的TiN材料,分別利用XRD、SEM、TEM及BET對其進(jìn)行表征,結(jié)果表明所制備的空心TiN納米材料結(jié)晶度高、物相純、粒徑小、分布均勻。基于Nafion膜溶液具有很好的成膜性且能固載電極材料,因此采用物理方法制備出空心TiN電極,從而進(jìn)行相關(guān)的電化學(xué)測試。電化學(xué)測試表明,空心TiN電極對I-/I3-有優(yōu)異的電催化活性,該對電極材料應(yīng)用于染料敏化太陽能電池中測得光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到4.2%。2、通過原位還原將TiN納米顆粒原位生長在CNTs/C上,成功合成CNTs/C@TiN復(fù)合物,采用XRD、SEM、TEM及BET對其進(jìn)行材料進(jìn)行表征,結(jié)果表明,TiN成功附載在CNTs/C上且分布均勻。分析實(shí)驗(yàn)表明,復(fù)合材料CNTs/C@TiN有更大的比表面積和導(dǎo)電性,對I-/I3-有良好的電催化效果。當(dāng)用于染料敏化太陽能電池的對電極時(shí),CNTs/C@TiN的還原性和光電轉(zhuǎn)換效率均高于CNTs/C,CNTs/C@TiN復(fù)合材料用于染料敏化太陽能電池對電極上測試時(shí),光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到5.2%。3、通過溶膠凝膠法制備出SiO_2粉體,以此為模板,與一定濃度的葡萄糖溶液混合,用水熱法合成SiO_2@C材料。然后用正硅酸甲酯與SiO_2@C復(fù)合形成SiO_2@C@SiO_2材料,最后將SiO_2@C@SiO_2材料與一定濃度的葡萄糖溶液水熱反應(yīng)制備SiO_2@C@SiO_2@C。用一定濃度的氫氟酸腐蝕除去SiO_2,得到C@C雙層空心材料。分別利用XRD、SEM、TEM及BET對其進(jìn)行材料表征,結(jié)果表明所制備的雙層空心碳納米材料具有結(jié)晶度高、物相純、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)。雙層空心C@C材料對I-/I3-有良好的電催化效果,用在染料敏化太陽能電池的對電極上使染料敏化太陽能電池上光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到6.2%。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TM914.4

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本文編號：1141629