电化学阻抗谱研究聚合物凝胶电解质对染料敏化太阳能电池性能的影响

【摘要】：用甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)共聚物P(HEMA-NVP)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)与N-乙烯基吡咯烷酮共聚物P(MMA-NVP)为原料制备了聚合物凝胶电解质,用电化学阻抗谱(EIS)研究了聚合物凝胶电解质中聚合物基质的结构与组成对准固态染料敏化太阳能电池(DSSCs)光伏性能的影响.不同交联剂用量、不同HEMA用量的P(HEMA-NVP)共聚物及不同MMA用量的P(MMA-NVP)吸收液态电解质后分别形成HGelI、HGelII、MGel凝胶电解质.结果发现,随共聚物P(HEMA-NVP)中交联剂由0.1%(w,下同)增大到0.6%时,形成的HGelI组装的DSSCs的光电转化效率(η)先增大后降低,交联剂用量为0.4%时,DSSCs的η为最大,为5.54%(光强100mW.cm-2).同时,比较HGelII系列和MGel系列DSSCs的光电性能参数发现,含有羟基的HGel系列的η要高于MGel系列,而后者的开路电压(Voc)值高于前者.在HGelII系列中,HEMA含量为60%(w)时,DSSCs的η最高.电化学阻抗谱分析表明共聚物中交联结构的不同影响了电池内部的界面阻抗及离子的传输,引入羟基有利于降低界面阻抗.通过调整共聚物中交联剂用量和羟基含量可改善DSSCs的光伏性能. 【作者单位】： 北京石油化工学院材料科学与工程系 特种弹性体复合材料北京市重点实验室;北京化工大学材料科学与工程学院;中国科学院化学研究所分子科学中心 光化学重点实验室;
【关键词】： 染料敏化太阳能电池 聚合物电解质 电化学阻抗谱 羟基 交联结构 光伏性能
【基金】：国家自然科学基金(51103013) 北京市教育委员会科技计划(KM201110017007) 北京市属高等学校人才强教计划(PHR201108359)资助项目~~
【分类号】：TM914.4;O631.3
【正文快照】： 1引言染料敏化纳米晶太阳能电池(DSSCs)自1991年开发以来,由于其制作简单、成本低廉、转换效率较高等特点而引起了广泛的关注和研究,1-6并取得了一定的进展.这类电池具有三明治型的结构,由吸附染料的纳米氧化钛导电膜作为光阳极,由镀铂的导电膜作为光阴极,中间由含有氧化还原

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