染料敏化太阳能电池电极制备工艺研究

【摘要】：随着对能源的需求逐渐增大,新能源的开发和利用成为人类经济发展的重要环节。作为一种清洁能源,太阳能的开发利用一直受到广泛关注。在此背景下染料敏化纳米晶太阳能电池(DSSC)的研究开发工作进展迅速。本文主要从性能比较着手,通过不同方法制备电极以及组装电池,测试电池的I—V数据,并进行汇总处理,计算出电池的主要性能参数,绘制J—V曲线图进行分析。 文中对Pt对电极制备工艺进行改进,在保证对电极性能的前提下,减少制备过程中的原料浪费。对以往电池制备工艺进行改进,尽量简化电极的加工流程,缩短电池的组装时间,提高电池性能。探索大面积DSSC的制备工艺。 实验结果表明,改进工艺后制备的电池,性能和稳定性有明显提高,光电转换效率由原来的2.1%增加到5.7%,同时电池的稳定性也有明显提升,电池寿命得以延长。通过新方法(利用毛细现象)涂覆的Pt对电极获得了较好的效果。通过组装电池后进行性能比较发现,新方法优于以前采用的旋涂法,但是相比于喷涂制备的Pt电极则有一定的差距。新方法仍有改进的余地,未来有望达到喷涂电极的性能水平。 以现有实验条件制备大面积DSSC,积累这方面的实验经验。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 Pt对电极 工作电极 光电转换效率
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 引言11-12
• 1.2 DSSC工作原理12-14
• 1.3 DSSC的组成材质14-18
• 1.3.1 导电基底14-15
• 1.3.1.1 TCO基底14-15
• 1.3.1.2 透明柔性基底15
• 1.3.1.3 导电有机物15
• 1.3.1.4 金属基底15
• 1.3.2 染料15-16
• 1.3.2.1 无机染料16
• 1.3.2.2 有机染料16
• 1.3.2.3 染料的协同使用16
• 1.3.3 电解质16-18
• 1.3.3.1 有机溶剂电解质17
• 1.3.3.2 室温下保持液态的离子液体电解质17
• 1.3.3.3 准固态和固态电解质17-18
• 1.3.4 半导体氧化物18
• 1.4 工作电极18-21
• 1.4.1 纳米多孔层制备方法19-20
• 1.4.1.1 溶胶凝胶法19
• 1.4.1.2 平焰化学气相沉积19
• 1.4.1.3 静电喷涂法19
• 1.4.1.4 钢辊碾压法19-20
• 1.4.1.5 以海绵模板制多孔层20
• 1.4.2 TIO_2纳米管阵列制备20
• 1.4.3 半导体层的改性与掺杂20-21
• 1.4.3.1 TiO_2的改性20
• 1.4.3.2 包覆20
• 1.4.3.3 掺杂20-21
• 1.4.4 工作电极烧结21
• 1.4.5 浸泡染料21
• 1.5 对电极21-22
• 1.5.1 Pt对电极21
• 1.5.2 碳材料对电极21
• 1.5.3 其他材质的对电极21-22
• 1.5.4 复合型对电极22
• 1.6 DSSC结构以及组装22-25
• 1.6.1 DSSC的结构22-24
• 1.6.2 DSSC的封装24-25
• 1.7 DSSC的工作参数25-26
• 1.8 课题的选择和研究目的、内容26-28
• 1.8.1 课题的选择26-27
• 1.8.2 课题的研究目的、内容27
• 1.8.3 课题的创新性27-28
• 第二章 实验条件及实验方法28-50
• 2.1 实验原料和仪器28-29
• 2.1.1 实验药品28-29
• 2.1.2 实验仪器和设备29
• 2.2 实验方法29-42
• 2.2.1 导电玻璃的清洗29-30
• 2.2.2 工作电极的制备30-35
• 2.2.2.1 溶剂-凝胶法的基本原理30
• 2.2.2.2 胶体制备30-31
• 2.2.2.3 TiO_2胶体薄膜涂覆31-32
• 2.2.2.4 工作电极烧结32-33
• 2.2.2.5 工作电极测试33-34
• 2.2.2.6 染料溶液配制34-35
• 2.2.2.7 工作电极吸附染料35
• 2.2.3 对电极制备35-38
• 2.2.3.1 利用毛细现象涂覆Pt对电极的基本原理35
• 2.2.3.2 Pt对电极制备35-36
• 2.2.3.3 对电极的烧结36
• 2.2.3.4 对电极SEM图片对比36-38
• 2.2.4 电解质38
• 2.2.5 电池组装38-39
• 2.2.6 DSSC性能测试39-42
• 2.2.6.1 I—V测试39-40
• 2.2.6.2 测试DSSC的密封效果40-42
• 2.3 在不同光照强度下DSSC的性能42-44
• 2.3.1 电池制备42-43
• 2.3.2 电池测试43-44
• 2.4 制备大面积DSSC44-48
• 2.4.1 DSSC模块(大面积)结构44-46
• 2.4.2 DSSC模块制备46-47
• 2.4.2.1 工作电极制备46
• 2.4.2.2 对电极制备46-47
• 2.4.2.3 电解质配制47
• 2.4.2.4 电池组装47
• 2.4.3 实验结果与分析47-48
• 2.5 本章小结48-50
• 结论50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-59
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果59

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