离子液体应用于染料敏化太阳能电池电解质的研究

【摘要】：染料敏化纳米晶太阳能电池,简称染料敏化太阳能电池(Dye-Sensitized Solar Cells, DSSCs),是一种技术角度和经济角度都可靠的传统P-N结光伏元件的替代品。电解质在DSSC中起着至关重要的作用,它是维持电池工作的重要组成部分,染料的再生主要是通过被它还原来完成。通过使用不同的电解质,DSSC将会得到不同的光电转换效率,因此高效稳定的电池对电解质的要求是很苛刻的。离子液体电解质具备寿命长、加工方便、无毒无嗅、效率提升潜力大等特点,成为未来DSSC电解质的最佳选择。 高效的基于离子液体的DSSC电解质一般包括三类组成部分：离子液体碘化物、低粘度离子液体溶剂和添加剂。其中离子液体碘化物应选取多种以提高熵值促进电解质传导性,本文选用1-乙基-3甲基咪唑碘盐(EMⅡ)、1,3-二甲基咪唑碘盐(DMⅡ)和1-丙基-3-甲基咪唑碘盐(PMⅡ)的混合物,DMⅡ和EMⅡ虽然是固体,但溶解后具有最高的熵值。低粘度IL当前最佳物质为：EMITCB,但该物质使用剧毒阴离子B(CN)4-,长期使用或泄漏将造成恶劣的环境影响。考察了多种离子液体的黏度和导电性,本文选用EMITA和EMIBF4作为离子液体溶剂的选择,文使用的添加剂即为常见物种(I2, TBP, LiI, GNCS)。 从NMI开始合成了以上各离子液体,在合成EMITA的过程中采用了新方法由EMIBr(或EMⅡ)直接与TFA回流反应制备,并获得了成功,产物纯度良好,交换完全,又可回收碘单质。该法最大的优势就是成本低廉,避免了使用昂贵的而易分解银盐。使用合成出的IL化合物,加入合适的添加剂,共配制出七种类型的离子液体电解质。其中配比I未能得到液体状态,可能原因是固态物质浓度过高,而EMI+的同离子效应也增强了这种不溶的趋势。其余电解质均为较易流动的液态物质。使用染料敏化太阳能电池装置将上述电解质装配成DSSC电池,在标准光源AM1.5(光照能量密度为100mW/cm2)下对电池进行测试,测试结果通过电化学工作站和专业软件LK9805给出电池的光电流密度-光电压曲线(J-V曲线),并收录各关键性能参数,通过进行了电解质Ⅱ-Ⅵ的探索,最终优化出本系列中的最佳配比Ⅶ,其光电能量转化效率接近5%,具有很高的应用前景和继续优化的潜力。 【关键词】：离子液体 染料敏化太阳能电池 电解质 新合成方法
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-10
• 第一章 绪论10-50
• 1.1 室温离子液体(RTILs)10-37
• 1.1.1 室温离子液体研究史10-13
• 1.1.2 室温离子液体分类13-15
• 1.1.3 室温离子液体的物理性质15-21
• 1.1.4 室温离子液体的应用21-37
• 1.2 染料敏化纳米晶太阳能电池(DSSCs)37-50
• 1.2.1 染料敏化太阳能电池(DSSCs)的结构及工作原理37-40
• 1.2.2 染料敏化太阳能电池(DSSCs)的历史背景40-41
• 1.2.3 染料敏化太阳能电池(DSSCs)的性能指标41-43
• 1.2.4 染料敏化太阳能电池(DSSCs)的电解质43-50
• 第二章 正文50-72
• 2.1 论文选题及工作设计50-60
• 2.2 实验部分60-72
• 2.2.1 仪器和试剂60-61
• 2.2.2 化合物合成61-64
• 2.2.3 电解质配制及电池效率测定64-72
• 第三章 结论72-76
• 参考文献76-88
• 致谢88-89
• 作者简介89

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

离子液体电解液的研究进展    王茂凤;单忠强;

高校低碳化学实验的研究与实践    刘健;袁以兵;

六烷基胍TADC含能离子液体的合成与表征    甘志勇;柴春鹏;罗运军;李娜;

离子液体中CO_2固定过程的研究和应用    王轶博;高丽华;滕雯;

CO与烯烃共聚反应钯系催化剂的研究进展    丁广磊;贾庆明;陕绍云;李丹;

Applications of ionic liquids in electrodeposition of rare earths    崔焱;华一新;

超级电容器用离子液体电解质的研究进展    李凡群;赖延清;高宏权;张治安;

离子液体金属电沉积研究进展    徐加民;安茂忠;苏彩娜;杨培霞;

离子液体中电沉积铁工艺的研究    徐加民;安茂忠;苏彩娜;杨培霞;

离子液体中电沉积活泼金属的研究进展    王喜然;李国芝;

离子液体中NaX分子筛的二次合成    杜静;余加祐;徐云鹏;王少君;马英冲;

离子液体萃取水中汞离子的研究    孙浩;陈莎;王晓伟;

长链咪唑类离子液体在水溶液中的胶束性质研究    董彬;郑利强;

肌红蛋白在海藻酸钠-纳米Fe_2O_3-离子液体[DMIM]Br复合材料中的直接电化学和电催化行为    西孟颖;孙晓英;曲立宁;孙伟;焦奎;

烷基咪唑六氟磷酸盐离子液体结构与性质的密度泛函理论研究    田国才;李坚;华一新;

中学化学实验绿色化研究    卫环环;

铝基离子液体(BMIM)Br-AlCl_3的制备与电沉积应用    张丽鹏;于先进;洪淑翠;董云会;李德刚;张欣;

离子热合成新型二维配位聚合物:[emim]_2[Cd_2(btec)Br_2]    谢在来;冯美玲;李建荣;黄小荥;

离子液体在溶液中的簇集行为研究    王慧勇

咪唑基离子液体在锌电沉积中的作用机理研究    张启波

离子液体在色谱样品前处理中的应用    范云场

谱学方法结合理论模型研究水溶液的结构与性质    朱霄

（Salen）MX-季铵（鏻）盐催化CO_2与环氧化合物反应    郭丽萍

基于红外光谱的离子液体溶液微观结构与相互作用研究    张力群

基于功能化纳米材料增敏效应的电化学传感界面的构筑与研究    李文娟

咪唑类离子液体聚集行为及其与蛋白质相互作用    耿斐

锂离子电池用离子液体型电解质的制备及其性能研究    崔闻宇

聚偏氟乙烯基微孔—凝胶聚合物电解质的制备及其在DSSC中的应用研究    杨艳

基于离子液体的分散液相微萃取及流动相添加剂研究    骆献丽

离子液体催化合成氨基酸酯的工艺研究    贾俊英

离子液体催化脂肪酸酯化反应的研究    李明

离子液体中钛铝合金的电沉积研究    刘亚伟

用低共熔溶剂型离子液体从氧化锌制取金属锌的研究    卢海君

金属在离子液体中的溶解性研究    周丹桂

离子液体在黄铜矿湿法冶金中的应用研究    董铁广

环境水中超痕量重金属的富集与测定    沈锋

动力锂离子电池材料的合成及性能研究    任仁

新型离子液体电化学性能及在生物传感器中的应用研究    蔡燕

离子液体对硫-超导炭黑复合材料电化学性能的影响    张波;陈思婷;高学平;

离子液体在电池中的应用    陈人杰;张海琴;吴锋;

石墨烯/聚3,4-乙烯二氧噻吩复合物的电化学制备及其在超级电容器中的应用    金莉;孙东;张剑荣;

高效低成本染料敏化太阳能电池离子液体电解质研究    陈卓

双乙二酸硼酸锂在液、固电解质中的研究进展    宋洋;乔庆东;

双乙二酸硼酸锂在液态电解质中的研究进展    宋洋;赵连海;梁子雷;乔庆东;

一氧化碳检测仪的设计与研究    张炯;

染料敏化太阳能电池中电解质的研究进展    胡滨;刘国军;张桂霞;刘素花;李慧连;庞书良;

锂离子电池LiBF_4基液体电解质研究进展    张昕岳;周园;邓小宇;杜秀月;

锂二次电池面面观    夏熙,高瑞芝

图书资讯    

向列相液晶4-氰基-4'-庚基联苯和4-氰基-4'-戊基联苯在准固态染料敏化太阳电池中的应用    王猛;潘旭;郭磊;李文欣;霍志鹏;戴松元;

离子液体电解质在锂二次电池中的应用研究(上)    杨立;房少华;

离子液体电解质在锂二次电池中的应用研究(下)    杨立;房少华;

用NMR和FT-IR方法表征离子液体电解质的结构    蒋子江;齐力;

聚合物锂高子电池电解质的研究进展    谢辉;唐致远;

一种基于离子液体电解质的非对称电化学电容器    刘洪涛;李志英;何平;李景虹;朱果逸;

1-丁基-3-甲基咪唑碘对液体、凝胶电解质及染料敏化太阳电池性能的影响    康世杰;吴季怀;黄妙良;林建明;

固态复合电解质染料敏化太阳能电池    李冬梅;罗艳红;孟庆波;

湿度对催化剂表面吸附物扩散的影响及其PEMFC电极的意义    王强;陆君涛;庄林;查全性;陈胜利;

锂高子电池负极材料Li_4Ti_5O_(12)的研究新进展    阳晓霞;唐致远;

染料敏化纳米薄膜太阳电池实验研究和产业化研究进展    戴松元;史成武;潘旭;孔凡太;胡林华;郭力;王孔嘉;

渗流理论用于气体多孔电极研究    朱梅;徐献芝;杨基明;

大型预焙槽焦粒焙烧与启动中的有争议观点与习惯做法探讨    李景坤;

太阳能电池：让“阳光”主宰未来生活    本报记者　张显峰

永不爆炸的手机叫长虹？    磐石之心

习惯违章 终被烫伤    郑敬东

中铝公司320KA电解技术输出印度进展顺利    记者 唐星善 通讯员 黄智

太阳能电池：让你用得起    李禾

日本太阳能电池技术有新突破    李菊香

锂离子电池频频肇事呼唤强制性认证    宋 杨

东芝推出太阳能电池电解质固化技术    李菊香

钽电解电容器    四川 王斌

电动汽车：605公里不充电    本报驻德国记者 李山

杂合离子液体电解质、硅卟啉及吩噁嗪光敏剂在染料敏化太阳能电池中的应用    刘婧

新型离子液体电解质的合成及在锂二次电池中的应用研究    房少华

锂离子电池用凝胶聚合物电解质的设计、制备与表征    李为立

锂离子电池低温用有机液体电解质的性能研究    谢晓华

高效率染料敏化太阳能电池的电荷传输与复合机理研究    郝锋

基于PAA-PEG热固性凝胶电解质的准固态染料敏化太阳能电池研究    兰章

新型锂离子二次电池用凝胶聚合物电解质的研究    李志明

锂离子和锂聚合物电池用LiFePO_4-C阴极材料的合成及其电化学性能研究    金波

染料敏化太阳能电池中PEG基体聚合物电解质和低铂负载量对电极研究    李品将

无机-有机聚合物电解质的制备与应用研究    邱玮丽

高效低成本染料敏化太阳能电池离子液体电解质研究    陈卓

聚4-乙烯基吡啶准固态电解质的制备及应用研究    胡滨

[Bmim]I离子液体电解质在DSC中的应用研究    康世杰

含硼类锂离子电池电解质的合成与性质研究    刘兵

新型离子液体电解质体系及其在锂二次电池中的应用    王继贤

凝胶聚合物电解质及离子液体的制备与性能研究    周红梅

准固态染料敏化太阳能电池的研究    兰章

用于染料敏化太阳能电池的AS树脂基聚合物凝胶电解质研究    李清华

高摩尔消光钌染料敏化剂的合成及应用    王媛

核壳基H_3PW_（12）O_（40）@TiO_2光电复合膜的制备及其性质研究    王苗苗