染料敏化太阳能电池用聚苯胺/石墨/炭黑复合对电极的制备与性能研究

题名	染料敏化太阳能电池用聚苯胺/石墨/炭黑复合对电极的制备与性能研究
作者	尚兴记
导师	丁雨田
答辩日期	2014
学位名称	硕士
关键词	染料敏化太阳能电池对电极聚苯胺石墨网状多孔结构
摘要	染料敏化太阳能电池是近些年发展起来的一种新型太阳能电池,他以其他太阳能电池无可比拟的优势而备受人们关注。本文在室温条件下,引入一种具有网状结构的导电聚苯胺为催化材料,以导电石墨为填充材料,炭黑颗粒附着在导电聚苯胺的枝状长链上提高对电极的催化活性,并对三者进行简单的机械共混后丝网印刷在FTO导电面上,成功制备了聚苯胺/石墨/炭黑复合对电极。主要解决对电极催化活性和导电特性不能有效兼顾,制作工艺复杂的问题。扫描电镜(SEM)结果表示,通过三者简单的机械共混后,导电聚苯胺的网状结构依然存在,石墨的加入有效填充了聚苯胺之间的空隙,使聚苯胺的各枝链充分连接起来形成良好的通路,降低了电子被复合的机会,有效抑制了暗电流的产生,适量炭黑的加入粘附在了聚苯胺的枝状长链上,以其自身的催化特性为I3-/I-氧化还原电对提供更多、更有效的催化活性枝点,增强了聚苯胺／石墨／炭黑复合对电极的催化能力。将此复合对电极应用到染料敏化太阳能电池中,并对不同对电极组装成的电池进行了光电性能测试,测试结果表明,当聚苯胺、石墨、炭黑的质量比为9：1：0.2时制备的复合对电极组装成的电池具有最高的光电转化效率,达到了8.8%,是同等条件下传统铂电极的127%。开路电压和短路电流密度分别达到了0.74V和23.23mA/cm2。因此,聚苯胺/石墨/炭黑复合对电极是替代传统铂对电极的一个很好选择。在上述的基础上,以聚苯胺、石墨、炭黑的质量比为9：1：0.2的复合对电极组装成的DSSCs为试样,探索了制备聚苯胺/石墨/炭黑复合对电极的最优工艺参数和手段。结果表明,热处理温度过高会破坏复合对电极薄膜的内部结构,进而影响对电极的导电性和催化活性。合适范围内的热处理时间对复合对电极的光电性能影响较小。乙基纤维素与聚乙烯吡咯烷酮相比,其比较难溶解,而且溶解后性能不太稳定,容易使浆料发生团聚,从而使聚苯胺被包裹,影响对电极材料本身的催化活性和导电性,并且破坏了对电极材料的原有多孔结构。丝网印刷法制备的复合对电极薄膜整体比较均匀,而且厚度单一、性能优异,可以被人们大规模生产应用。综合这些因素,本实验最终确定的对电极最优制备工艺参数及方法是热处理温度70℃、热处理时间30min、聚乙烯吡咯烷酮为粘结剂、丝网印刷法成膜。
页数	65
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TM914.4
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/90297
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	尚兴记. 染料敏化太阳能电池用聚苯胺/石墨/炭黑复合对电极的制备与性能研究[D],2014.