DSSC中准固态电解质的研究

论文摘要

染料敏化太阳能电池（DSSC）由于其成本低、制备工艺简单等优点而成为当前研究热点之一。电解质作为DSSC的一个重要组成部分对电池性能影响较大。准固态电解质可以克服液态电解质DSSC漏液,不易密封等缺陷,又解决了全固态电解质DSSC与光阳极的接触问题及传输效率低下等问题。本论文主要从凝胶剂方面展开研究,制备准固态电解质并研究其电化学性能及组装电池的光伏性能。采用琼脂粉为凝胶剂,碘化钾、碘作为溶质,乙腈,乙二醇为溶剂制备电解质,对各个组分产生的影响进行探讨,对各成分的配比进行优化,得到了电导率高达6.58 mS.cm-1的准固态电解质,由于其良好的导电性能,将其组装电池,进行了光电性能测试,得到了1.21%的光电转换效率。用聚丙烯酸为凝胶剂,与碘化钾、碘作为溶质,乙腈,乙二醇为溶剂电解液混合加热制备凝胶电解质。同样对溶质浓度、溶剂的配比、凝胶剂质量分数等要素对电解质进行研究,通过测试其交流阻抗和稳态电流进而得知它的离子电导率和扩散系数。最佳实验条件下,它的电导率为4.68 mS.cm-1,扩散系数为4.97×10-6。还考察了不同温度下电解质离子电导率的变化,聚丙烯酸系电解质随温度升高而活动越剧烈,电导率达到液态水平。本文还对聚乙二醇作凝胶剂时制备准固态电解质的方法进行了研究,发现可以不同分子量PEO相混合,就改变了用单一分子量的PEO不能凝胶电解质的状况。但是制备出的电解质电导率很小,仅为5.78×10-4S.cm-1。以及p（VDF-HFP）作为凝胶剂要挑选合适的溶剂,两者才能相容成为稳定的准固态电解质。本文采用溶剂V乙酸乙酯:V乙二醇为8.6:1.4的电解液基质,与37%的p（VDF-HFP）制备出了电导率为1.32 m S.cm-1的凝胶电解质.

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 电池的分类和研究现状
• 1.1.1 硅基太阳电池
• 1.1.2 化合物半导体电池
• 1.1.3 有机太阳电池
• 1.1.4 染料敏化太阳能电池
• 1.2 DSSC电池的研究背景与与工作原理
• 1.2.1 DSSC的研究背景
• 1.2.2 DSSC的结构
• 1.2.3 DSSC的工作原理
• 1.3 DSSC电解质的研究进展
• 1.3.1 液态电解质的研究现状
• 1.3.2 准固态电解质
• 1.3.3 固态电解质
• 1.4 敏化太阳能电池的优势与问题及应用状况
• 1.4.1 敏化太阳能电池的优势
• 1.4.2 存在的问题
• 1.4.3 应用发展前景
• 1.5 课题研究意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验原料及仪器
• 2.2 主要仪器
• 2.3 准固态电解质的制备
• 2.3.1 琼脂粉为凝胶剂的准固态电解质的制备
• 2.3.2 聚丙烯酸为凝胶剂的准固态电解质的制备
• 2.3.3 混合聚乙二醇为凝胶剂的准固态电解质的制备
• 2.3.4 混合聚丙烯酸为凝胶剂的准固态电解质的制备
• 2.4 性能测试
• 2.4.1 离子电导率
• 2.4.2 扩散系数
• 2.4.3 组装电池的方法与电池的测试和表征方法
• 第三章 琼脂粉系准固态电解质的研究
• 3.1 溶质浓度的影响
• 3.2 溶剂体积比的影响
• 3.3 琼脂粉含量的影响
• 3.4 碘化锂为溶质的准固态电解质的研究
• 3.5 温度对电解质电导率的影响
• 3.6 电解质组装电池后的性能测试
• 第四章 聚丙烯酸系准固态电解质的研究
• 4.1 溶质浓度对电解质的影响
• 4.2 溶剂成分对电解质的影响
• 4.3 聚丙烯酸含量对电解质电导率的影响
• 4.4 碘化锂为溶质时的准固态电解质的研究
• 4.5 温度对电解质电导率的影响
• 第五章 聚乙二醇凝胶体系的制备
• 5.1 实验方法探索
• 5.2 结果分析与讨论
• 第六章 p（VDF-HFP）凝胶体系的制备
• 6.1 液态电解质基质中溶剂的选择
• 6.2 凝胶电解质的制备与测试
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢