准固态染料敏化太阳能电池的研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池由于具有低成本，易制备和相当高的光电转换效率等优点而成为研究的一个热点。染料敏化太阳能电池的研究不仅对探索制备廉价太阳能电池的途径有实际意义，其研究结果在半导体光电子学、纳米多孔材料、有机电解质、材料界面理论及光电化学等方面均具有重要的科学意义。本文通过对含不同胶凝剂的凝胶电解质的研究，探讨凝胶电解质的导电机理，考察不同胶凝剂对凝胶电解质电导率的影响及对准固态染料敏化太阳能电池光电性能的影响，以期找出提高凝胶电解质电导率的途径，提高准固态染料敏化太阳能电池光电性能的方法。同时合成有机碘盐以代替无机碘盐作为I~-的供体，比较有机碘盐与无机碘盐对凝胶电解质电导率及准固态染料敏化太阳能电池性能的影响。 (1)以AS树脂为胶凝剂，分别以有机碘盐—N—甲基吡啶碘和无机碘盐NaI为I~-离子源制备聚合物凝胶电解质。分别探讨了N—甲基吡啶碘及NaI对聚合物凝胶电解质导电性能及准固态染料敏化太阳能电池光电性能的影响。并比较了两种碘盐制备的聚合物凝胶电解质及太阳能电池在性能上的差别，得出结论为含有机碘盐N—甲基吡啶碘的聚合物凝胶电解质具有较高的电导率，用其组装的电池光电性能也较好。 (2)合成了聚丙烯酰胺—聚乙二醇(400)共混材料，并以其为 【关键词】：准固态染料敏化太阳能电池 聚合物凝胶电解质 有机无机杂化凝胶电解质 N—甲基吡啶碘
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 染料敏化纳米晶太阳能电池的结构和工作原理12-14
• 1.1.1 染料敏化纳米晶太阳能电池的结构12
• 1.1.2 染料敏化纳米晶太阳能电池的工作原理12-14
• 1.2 染料敏化太阳能电池中电解质的研究进展14-24
• 1.2.1 液体电解质的研究进展14-16
• 1.2.2 凝胶电解质的研究进展16-21
• 1.2.2.1 高分子胶凝剂17-18
• 1.2.2.2 有机小分子胶凝剂18-19
• 1.2.2.3 有机无机杂化胶凝剂19-20
• 1.2.2.4 无机纳米颗粒胶凝剂20-21
• 1.2.3 全固态电解质的研究进展21-24
• 1.2.3.1 无机P-型半导体21-22
• 1.2.3.2 有机小分子空穴传输材料22-23
• 1.2.3.3 导电高分子23-24
• 1.2.3.4 含I_3~-／I~-氧化还原电对的全固态电解质24
• 1.3 本论文的研究内容及科学意义24-26
• 第二章 准固态染料敏化太阳能电池的制备与性能表征26-34
• 2.1 引言26-27
• 2.2 准固态染料敏化太阳能电池的制备27-29
• 2.2.1 染料敏化多孔纳米TiO_2电极的制备27-28
• 2.2.2 凝胶电解质的制备及准固态染料敏化太阳能电池的组装28-29
• 2.3 准固态染料敏化太阳能电池性能测试29-32
• 2.3.1 凝胶电解质的性能指标29-30
• 2.3.2 凝胶电解质电导率的测试30
• 2.3.3 准固态染料敏化太阳能电池性能指标30-32
• 2.3.4 准固态染料敏化太阳能电池性能测试装置32
• 2.4 影响准固态染料敏化太阳能电池性能的因素32-34
• 2.4.1 凝胶电解质对准固态染料敏化太阳能电池性能的影响32-33
• 2.4.2 测试条件对准固态染料敏化太阳能电池性能的影响33-34
• 第三章 AS树脂基聚合物凝胶电解质的制备及对电池性能的影响34-53
• 3.1 引言34
• 3.2 实验主要药品和仪器34-35
• 3.3 实验部分35-36
• 3.3.1 N—甲基吡啶碘盐的合成35
• 3.3.2 AS树脂基聚合物凝胶电解质的制备35-36
• 3.3.2.1 含(C_6H_8N)~+I~-AS树脂基聚合物凝胶电解质的制备35
• 3.3.2.2 含NaI AS树脂基聚合物凝胶电解质的制备35-36
• 3.3.3 准固态染料敏化太阳能电池的组装36
• 3.3.4 性能测试36
• 3.3.4.1 AS树脂基聚合物凝胶电解质的性能测试36
• 3.3.4.2 准固态染料敏化太阳能电池性能测试36
• 3.4 结果与讨论36-51
• 3.4.1 含(C_6H_8N)~+I~-聚合物凝胶电解质的性能及对电池性能的影响36-45
• 3.4.1.1 N—甲基吡啶碘的红外光谱分析36-37
• 3.4.1.2 AS树脂用量对聚合物凝胶电解质电导率的影响37-38
• 3.4.1.3 有机溶剂组成对聚合物凝胶电解质产率的影响38-39
• 3.4.1.4 N—甲基吡啶碘浓度对聚合物凝胶电解质电导率的影响39-41
• 3.4.1.5 温度对聚合物凝胶电解质电导率的影响41-42
• 3.4.1.6 N—甲基吡啶碘及碘浓度对电池性能的影响42-44
• 3.4.1.7 准固态染料敏化太阳能电池的光电性能44-45
• 3.4.2 含(NaI)聚合物凝胶电解质的性能及对电池光电性能的影响45-48
• 3.4.2.1 NaI浓度对聚合物凝胶电解质电导率的影响45-46
• 3.4.2.2 温度对聚合物凝胶电解质电导率的影响46
• 3.4.2.3 NaI浓度对准固态染料敏化太阳能电池性能的影响46-48
• 3.4.2.4 4—特丁基吡啶对电池光电性能的影响48
• 3.4.3 不同碘盐对聚合物凝胶电解质及准固态电池性能的比较48-51
• 3.4.3.1 不同碘盐对聚合物凝胶电解质电导率的影响48-49
• 3.4.3.2 温度对不同碘盐聚合物凝胶电解质电导率的影响49-50
• 3.4.3.3 含不同碘盐准固态染料敏化太阳能电池的光电性能比较50-51
• 3.5 结论51-53
• 第四章 PAM-PEG基聚合物凝胶电解质的制备及对电池性能的影响53-61
• 4.1 引言53-54
• 4.2 实验主要药品和仪器54
• 4.3 实验部分54-55
• 4.3.1 聚丙烯酰胺—聚乙二醇共混材料的合成54
• 4.3.2 PAM-PEG复合基体聚合物凝胶电解质的制备54-55
• 4.3.3 准固态染料敏化太阳能电池的组装55
• 4.3.4 性能测试55
• 4.3.4.1 PAM-PEG复合基体聚合物凝胶电解质的性能测试55
• 4.3.4.2 准固态染料敏化太阳能电池性能测试55
• 4.4 结果与讨论55-60
• 4.4.1 PAM-PEG共混材料的热稳定性55-56
• 4.4.2 PAM-PEG复合基体聚合物凝胶电解质的导电性能56-58
• 4.4.3 PAM-PEG基聚合物凝胶电解质导电性对电池光电性能的影响58-60
• 4.5 结论60-61
• 第五章 有机无机杂化凝胶电解质的制备及其对电池性能的影响61-70
• 5.1 引言61-62
• 5.2 实验主要药品和仪器62
• 5.3 实验部分62-63
• 5.3.1 N—甲基吡啶碘的合成62
• 5.3.2 二氧化钛溶胶电解质的制备62
• 5.3.3 基于二氧化钛凝胶电解质的准固态染料敏化太阳能电池的组装62-63
• 5.3.4 性能测试63
• 5.3.4.1 二氧化钛凝胶电解质的性能测试63
• 5.3.4.2 准固态染料敏化太阳能电池性能测试63
• 5.4 结果与讨论63-68
• 5.4.1.曲拉通X-100用量对二氧化钛凝胶电解质导电性的影响63-64
• 5.4.2.N—甲基吡啶碘用量对二氧化钛凝胶电解质导电性的影响64-65
• 5.4.3.体系温度对二氧化钛凝胶电解质导电性的影响65
• 5.4.4.N—甲基吡啶碘浓度对准固态电池光电性能的影响65-67
• 5.4.5.准固态染料敏化太阳能电池的光电性能67-68
• 5.5 结论68-70
• 第六章 总结70-72
• 参考文献72-81
• 附录：硕士研究生在读期间发表的论文81-82
• 致谢82

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