基于电聚合聚苯胺对电极的离子液体型染料敏化太阳能电池

摘要

染料敏化太阳能电池(DSSC)是近几年来逐渐发展起来的一种新型的太阳能电池，其主要特点是光电转换效率高、成本低、制作工艺要求低。本文首先介绍了DSSC的结构组成及工作原理，还介绍了其组成结构中的TiO2纳米薄膜、电解液和对电极在光电转换过程中的作用以及它们的制作方法。我们首次使用电聚合聚苯胺(PANI)作为染料敏化太阳能电池的对电极并对其进行了表征，主要包括：用原位电聚合的方法在FTO导电玻璃上制备出了SO42-杂化的聚苯胺(PANI)(厚度～10μm)，并用循环伏安表征了其电聚合过程；通过扫描电镜表征，这种聚苯胺具有粗糙多孔的结构，有利于形成高比表面积的对电极；组装成染料敏化太阳能电池后测得其光电转换效率与相同条件下用铂对电极的DSSC的光电转换效率相当，而制作成本却低得多。因此使用PANI对电极来代替传统的铂对电极，能有效降低DSSC的制作成本。同时还研究了用PANI对电极与离子液体电解液组成的DSSC的光伏行为。具体方法是：制备了以PMII和[EMIm]BF4、[EMIm]NTf2、[EMIm]N(CN)2不同组成比例的二元离子液体作为电解液，并与PANI对电极组装成DSSC，研究其光伏行为发现使用[EMIm]N(CN)2和PMII体积比为4∶6的电解液能得到最佳的光电参数：短路电流密度Isc(10.4 mAcm-2)，开路电压Voc(0.655V)，填充因子FF(0.521)和光电转换效率η(3.56％)。通过研究三种电解液的电导率，I3-和I-离子扩散系数，发现[EMIm]N(CN)2和PMII(4∶6)电解液具有最高的电导率和离子扩散系数。

目录

文摘

英文文摘

声明

Ⅰ引言

1.1可再生能源的意义

1.2太阳能电池的种类

Ⅱ染料敏化太阳能电池的介绍

2.1染料敏化太阳能电池的发展近况

2.2染料敏化太阳能电池的组成结构

2.3染料敏化太阳能电池的工作原理

2.4染料敏化太阳能电池的性能参数

2.5染料敏化太阳能电池的测试

Ⅲ染料敏化太阳能电池光阳极的制作

Ⅳ染料敏化太阳能电池的电解液配制

V染料敏化太阳能电池对电极的制作

Ⅵ电聚合聚苯胺作为染料敏化太阳能电池对电极的研究

6.1实验部分

6.1.1实验试剂

6.1.2实验仪器设备

6.1.3实验步骤

6.2结果与讨论

6.2.1在不同酸中苯胺单体电聚合的循环伏安表征

6.2.2不同杂化离子对电聚合聚苯胺表面形貌的影响

6.2.3电聚合聚苯胺作为DSSC对电极的光伏行为

6.3小结

Ⅶ电聚合聚苯胺作为低成本离子液体型DSSC对电极

7.1实验部分

7.1.1实验试剂

7.1.2实验仪器设备

7.1.3实验步骤

7.2结果与讨论

7.2.1 PANI对电极离子液体电解液型DSSC的光伏行为表征

7.2.2离子液体电解液的电化学表征

7.3小结

Ⅷ总结

参考文献

致谢