染料敏化太阳能电池电极制备工艺研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 DSSC工作原理
• 1.3 DSSC的组成材质
• 1.3.1 导电基底
• 1.3.1.1 TCO基底
• 1.3.1.2 透明柔性基底
• 1.3.1.3 导电有机物
• 1.3.1.4 金属基底
• 1.3.2 染料
• 1.3.2.1 无机染料
• 1.3.2.2 有机染料
• 1.3.2.3 染料的协同使用
• 1.3.3 电解质
• 1.3.3.1 有机溶剂电解质
• 1.3.3.2 室温下保持液态的离子液体电解质
• 1.3.3.3 准固态和固态电解质
• 1.3.4 半导体氧化物
• 1.4 工作电极
• 1.4.1 纳米多孔层制备方法
• 1.4.1.1 溶胶凝胶法
• 1.4.1.2 平焰化学气相沉积
• 1.4.1.3 静电喷涂法
• 1.4.1.4 钢辊碾压法
• 1.4.1.5 以海绵模板制多孔层
• 2纳米管阵列制备'>1.4.2 TIO₂纳米管阵列制备
• 1.4.3 半导体层的改性与掺杂
• 2的改性'>1.4.3.1 TiO₂的改性
• 1.4.3.2 包覆
• 1.4.3.3 掺杂
• 1.4.4 工作电极烧结
• 1.4.5 浸泡染料
• 1.5 对电极
• 1.5.1 Pt对电极
• 1.5.2 碳材料对电极
• 1.5.3 其他材质的对电极
• 1.5.4 复合型对电极
• 1.6 DSSC结构以及组装
• 1.6.1 DSSC的结构
• 1.6.2 DSSC的封装
• 1.7 DSSC的工作参数
• 1.8 课题的选择和研究目的、内容
• 1.8.1 课题的选择
• 1.8.2 课题的研究目的、内容
• 1.8.3 课题的创新性
• 第二章 实验条件及实验方法
• 2.1 实验原料和仪器
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器和设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 导电玻璃的清洗
• 2.2.2 工作电极的制备
• 2.2.2.1 溶剂-凝胶法的基本原理
• 2.2.2.2 胶体制备
• 2胶体薄膜涂覆'>2.2.2.3 TiO₂胶体薄膜涂覆
• 2.2.2.4 工作电极烧结
• 2.2.2.5 工作电极测试
• 2.2.2.6 染料溶液配制
• 2.2.2.7 工作电极吸附染料
• 2.2.3 对电极制备
• 2.2.3.1 利用毛细现象涂覆Pt对电极的基本原理
• 2.2.3.2 Pt对电极制备
• 2.2.3.3 对电极的烧结
• 2.2.3.4 对电极SEM图片对比
• 2.2.4 电解质
• 2.2.5 电池组装
• 2.2.6 DSSC性能测试
• 2.2.6.1 I—V测试
• 2.2.6.2 测试DSSC的密封效果
• 2.3 在不同光照强度下DSSC的性能
• 2.3.1 电池制备
• 2.3.2 电池测试
• 2.4 制备大面积DSSC
• 2.4.1 DSSC模块（大面积）结构
• 2.4.2 DSSC模块制备
• 2.4.2.1 工作电极制备
• 2.4.2.2 对电极制备
• 2.4.2.3 电解质配制
• 2.4.2.4 电池组装
• 2.4.3 实验结果与分析
• 2.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果