新型无机化合物材料在染料敏化太阳能电池对电极中的应用

【摘要】：对电极是染料敏化太阳能电池(DSSC)的重要组成部分,主要负责将外电路电子传递到对电极／电解质界面上以及催化还原氧化态电解质。传统的DSSC对电极是镀铂的导电玻璃,但铂是稀有贵金属,而且铂电极制备过程耗能较高,不利于DSSC大规模工业化生产。因此研究新型廉价、高效的对电极催化材料具有重大的意义。本文以不同无机化合物对电极材料为研究对象,开展了以下具有创新性的研究工作。(1)通过简单的原位水热合成方法制备NiS2@RGO纳米复合物,并用滴涂法将复合材料制备成新型DSSC对电极。由电化学表征的结果可知,复合材料中NiS2与RGO对I3-离子的还原反应有积极的协同效应,提高了电极材料的催化活性,使DSSC的能量转换效率得到明显提高。以NiS2@RGO对电极组装的DSSC的能量转换效率达到了8.55%,明显高于以NiS2对电极组装的DSSC (PCE=7.02%)及以RGO对电极组装的DSSC (PCE=3.14%).在光伏性能方面,NiS2@RGO对电极表现甚至优于Pt对电极,表明了所制备的复合材料是潜在的可替代Pt的优良DSSC电极材料。(2)采用简单的一步水热合成方法,制备了石墨烯状的MoSe2,并通过滴涂法制备成新型的DSSC对电极。通过一系列的电化学行为的表征测试,证明层状的MoSe2晶体对I3-离子的还原反应具有良好的电催化活性。由所制备的MoSe2对电极组装的DSSC光伏性能优异,能量转换效率达到了7.98%,接近于Pt电极组装的DSSC(其能量转换效率为8.22%)。(3)利用氧化石墨(GO)纳米片层上的含氧官能团与金属硒化物的化学作用,通过简单的自组装方法,成功制备了Co0.85Se/GO及Ni0.85Se/GO复合薄膜,然后用原位还原的方法将Co0.85Se/GO及Ni0.85Se/GO复合薄膜转变为Co0.85Se/RGO及Ni0.85Se/RGO膜。研究发现复合薄膜内Co0.85Se或Co0.85Se与RGO纳米片对I3-离子的还原反应有协同催化效应,提高了电极的催化活性,使得组装的DSSCs光电性能得到提高。以Co0.85Se/RGO及Nio.ssSe/RGO对电极组装的DSSC的能量转换效率达到了8.91%及7.78%,相比Co0.85Se,Ni0.85Se及RGO电极组装的器件提高了很多。该方法制备的对电极金属硒化物负载量低,生产工艺简单,进一步降低对电极的生产成本。同时也是一种提高金属硒化物导电性能及综合性能的简单方式,为研究新型廉价高效的DSSC对电极提高新的思路。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 对电极 电催化剂 催化活性 光伏性能 石墨烯 金属硫化物 金属硒化物
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 第一章 绪论9-37
• 1.1 引言9-10
• 1.2. 染料敏化太阳能电池的结构和工作原理10-14
• 1.2.1. DSSC的结构10
• 1.2.2. DSSC的工作原理10-12
• 1.2.3. 染料敏化太阳能电池的性能表征参数12-14
• 1.3 染料敏化太阳能电池研究进展14-28
• 1.3.1 半导体光阳极研究进展14-18
• 1.3.2 电解质研究进展18-20
• 1.3.3 光敏染料20-22
• 1.3.4 对电极22-28
• 1.4 论文的选题意义及主要研究内容28-30
• 参考文献30-37
• 第二章 实验部分37-44
• 2.1 仪器与试剂37-40
• 2.2 TiO_2浆料的制备40-41
• 2.3 TiO_2光阳极的制备41
• 2.4 液态电解质的配制41-42
• 2.5 热解铂对电极的制备42
• 2.6 封装电池42
• 2.7 电池的光电性能测试42
• 2.8 氧化石墨的合成42-43
• 参考文献43-44
• 第三章 二硫化镍/石墨烯纳米复合物对电极44-62
• 3.1 引言44-45
• 3.2 实验部分45-47
• 3.2.1 氧化石墨(GO)以及二硫化镍/石墨烯纳米复合物(NiS_2@RGO)的合成45-46
• 3.2.2 NiS_2,RGO以及NiS_2@,RGO对电极的制备以及DSSCs的组装46
• 3.2.3 对电极的表征及光伏性能测试46-47
• 3.3 结果与讨论47-59
• 3.3.1 GO、RGO、NiS_2和NiS_2@RGO的表征47-50
• 3.3.2 对电极的电化学表征50-58
• 3.3.3 DSSC的性能表征58-59
• 3.4 本章小结59-60
• 参考文献60-62
• 第四章 MoSe_2对电极的性能研究和表征62-74
• 4.1 引言62
• 4.2 实验部分62-63
• 4.2.1 MoSe_2的合成及其对电极制备62-63
• 4.2.2 对电极的表征及光伏性能测试63
• 4.3 结果与讨论63-71
• 4.3.1 水热反应产物的表征64-66
• 4.3.2 对电极的电化学表征66-70
• 4.3.3 对电极的光伏性能70-71
• 4.4 本章小结71-72
• 参考文献72-74
• 第五章 自组装法制备Ni_(0.85)Se/RGO及Co_(0.85)Se/RGO薄膜对电极74-91
• 5.1 引言74
• 5.2 实验部分74-76
• 5.2.1 Ni_(0.85)Se,Co_(0.85)Se纳米晶体的合成74-75
• 5.2.2 Ni_(0.85)Se/RGO及Co_(0.85)Se/RGO薄膜对电极的制备75
• 5.2.3 对电极的表征及光伏性能测试75-76
• 5.3 结果与讨论76-86
• 5.3.1 GO,RGO,Ni_(0.85)Se,Co_(0.85)Se,Ni_(0.85)Se/RGO,Co_(0.85)Se/RGO薄膜的表征76-80
• 5.3.3 对电极电化学表征80-86
• 5.4 DSSCs的光伏性能表征86-89
• 5.5 本章小结89
• 参考文献89-91
• 全文总结91-92
• 攻读硕士学位期间已取得的研究成果92-93
• 致谢93-94

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

染料敏化太阳能电池柔性对电极的研究进展    竹怀君;黄光胜;

共用一对电极同时测量心电和呼吸的方法    赵维信;

染料敏化太阳能电池对电极的研究进展    李国;胡志强;高岩;刘敬肖;刘贵山;

基于不同浓度铂对电极的染料敏化太阳能电池的性能研究    黄光胜;阮晓莉;竹怀君;

染料敏化太阳能电池对电极    李靖;孙明轩;张晓艳;崔晓莉;

染料敏化太阳能电池低铂对电极的制备和性能    马换梅;田建华;刘懿平;单忠强;

染料敏化太阳能电池碳对电极的制备及性能    杨盼;许晨阳;林红;赵晓冲;李建保;

低温制备高效透明铂对电极及其在柔性染料敏化太阳能电池中的应用    肖尧明;吴季怀;程存喜;陈媛;岳根田;林建明;黄妙良;范乐庆;兰章;

附着性能优异的碳对电极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用    储玲玲;高玉荣;武明星;王琳琳;马廷丽;

染料敏化太阳能电池用聚苯胺/石墨复合对电极的制备与性能研究    丁雨田;尚兴记;王璟;胡勇;张增明;谢荣艳;

高性能柔性载铂对电极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用    傅年庆;林原;

新型、高效染料敏化太阳能电池碳对电极    罗艳红;刘喜哲;黄振;孟庆波;

新型固态染料敏化太阳能电池对电极设计及聚吡咯对电极研究    夏江滨;陈玲;

一步法水热合成氧化亚铜对电极及其在染料敏化太阳能电池中的应用    郭霜霜;陈维林;王恩波;

电沉积钌作为染料敏化太阳能电池对电极研究    张三兵;李作鹏;

金属氮化物作为高效染料敏化太阳能电池对电极的研究    崔光磊;徐红霞;张小影;张中一;逄淑平;

低成本对电极的制备及染料敏化太阳能电池研究    陈洪燕;张腾龙;匡代彬;苏成勇;

染料敏化太阳能电池用聚吡咯/织物对电极的制备及性能    许杰;李梅霞;祝立根;徐卫林;柏自奎;

低温制备染料敏化太阳能电池碳对电极    李可心;李冬梅;罗艳红;孟庆波;

染料敏化太阳能电池氮掺杂石墨烯对电极    王桂强;形伟;禚淑萍;

染料敏化太阳能电池新型对电极材料研究    姜奇伟

染料敏化太阳能电池磷化物/碳对电极材料的研究    窦衍叶

染料敏化太阳能电池对电极的制备及其性能研究    朱磊

染料敏化太阳能电池新型对电极材料的制备和研究    宫峰

碳材料对电极在染料敏化太阳能电池中的应用    胡浩

基于异质结和导电聚合物对电极的染料敏化太阳能电池研究    岳根田

染料敏化太阳能电池用聚苯胺电解质及对电极的制备与性能研究    秦琦

染料敏化太阳能电池高性能非铂对电极的构筑    宋健

染料敏化太阳能电池高效稳定电解质及低成本对电极研究    王亮

介观太阳能电池碳对电极研究    刘广辉

染料敏化太阳能电池的对电极研究    刘小东

电化学法制备染料敏化太阳能电池中的纳米结构聚苯胺薄膜对电极    图布新

染料敏化太阳能电池柔性对电极的制备及性能研究    竹怀君

染料敏化太阳能电池微铂对电极的制备与性能    马换梅

染料敏化太阳能电池中低成本对电极的研究    王宇迪

染料敏化太阳能电池对电极材料的合成及性能研究    陶文光

染料敏化太阳能电池对电极材料研究    郭霜霜

染料敏化太阳能电池新型对电极材料的结构可控设计与应用    张楠楠

染料敏化太阳能电池炭对电极的研究    王德龙

无机/导电聚合物纳米复合对电极的制备与性能研究    刘茜茜