一步法水热合成氧化亚铜对电极及其在染料敏化太阳能电池中的应用

摘要

染料敏化太阳能电池自1993年被Gr(a)tzel等人报道之后一直备受关注[1]。染料敏化太阳能电池主要由三部分组成：染料敏化的光阳极、含有氧化还原电对的电解质以及一个对电极。染料分子受光激发产生光生电子和氧化态的染料，电子由外电路传输到对电极，电解质中的I-将电子传给氧化态的染料生成I3-离子，对电极将外电路的电子收集并催化I3-生成I-，因此对电极在太阳能电池中起到了传输电子和催化电解质中还原性的离子再生的作用，对整个电池的效率有重要的影响。目前采用的对电极主要是Pt，但是Pt的价格昂贵，在自然界中的含量不高，这些因素限制了染料敏化太阳能电池的进一步发展以及在日常生活与工业中的普及和应用。本文用水热的方法合成了一种廉价的氧化亚铜对电极，这种电极的材料来源及其普遍，合成方法也非常简单。用循环伏安法、交流阻抗法、动电位扫描法对该电极的催化能力以及对含有氧化亚铜对电极的电池的光电效应进行了测试，并且将Pt电极和相同条件下制备的氧化铜/氧化亚铜复合对电极进行了对比，发现氧化亚铜对电极的催化能力比Pt要弱，但是比含有氧化铜的复合电极效率要高很多。此外含有氧化亚铜对电极的电池的开路电压比Pt电极的稍微高一些。