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染料敏化太阳能电池电极制备工艺研究

作　者: 黎颖
导　师: 赵勇；杨峰
学　校: 西南交通大学
专　业: 材料学
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
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
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DSSC  44-48
    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

染料敏化太阳能电池电极制备工艺研究

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