準固態(tài)DSSC的凝膠態(tài)電解質(zhì)和共軛聚合物對電極的制備、組裝與性能研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池（DSSC）因其高效率、低成本、環(huán)境友好、組裝簡單、可柔性化等優(yōu)點而備受關注。傳統(tǒng)的DSSC由染料敏化光陽極、電解液、對電極三部分組成。但電解液存在易揮發(fā)、流動性大、易泄漏的問題。傳統(tǒng)的鉑對電極存在成本高、不利于大規(guī)模生產(chǎn)的問題。鑒于此，本論文擬用凝膠態(tài)電解質(zhì)代替液態(tài)電解質(zhì)，共軛聚合物電極代替Pt電極，與自制的TiO2光陽極組裝成準固態(tài)DSSC。并對凝膠態(tài)電解質(zhì)、共軛聚合物膜電極的制備工藝、結構與性能進行了系統(tǒng)研究，并

2、對組裝的DSSC進行了光電轉(zhuǎn)化性能的研究，對光生電荷在DSSC的界面?zhèn)鬏斶M行了分析。主要研究結果如下：
　?。?）以PVDF為膠凝劑，NMP為溶劑，I2/NaI為氧化還原電對，EC、PC為增塑劑，制得有良好離子電導率的凝膠態(tài)聚合物電解質(zhì)，最佳配方為：NaI濃度0.6mol/L，I2濃度0.05mol/L，EC/PC質(zhì)量配比為2/1，PC/EC與PVDF的用量均為NMP的15wt％。該凝膠態(tài)電解質(zhì)膜具有較多、較大的便于電解質(zhì)離子遷移

3、的豐富的孔道，PC、EC與PVDF間較強的氫鍵結合提高了I?/I3?在其中遷移的自由度，它還具有較小的Rct和較高的電導率，電導率達到2.63mS/cm。用PC/EC增塑的凝膠態(tài)電解質(zhì)組裝的DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率達到1.316%，比未加增塑劑的凝膠態(tài)電解質(zhì)高了50.74%。
　?。?）采用電化學法制備了聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPY)、聚噻吩（PTh）三種共軛聚合物對電極，三者的Rct依次增大。其中，PANI電極具有較高的催化

4、活性、較低的面電阻和良好的電導率，PANI和PPY電極對電解質(zhì)表現(xiàn)出較好的還原性。PANI對電極具有最低的本體電阻，為47.12Ω，與Pt電極接近。這主要是PANI表面的微孔結構，為電解質(zhì)離子的遷移提供了很好的通道，為其良好的光電性能提供了保障。PANI、PPY、PTh對電極組裝的準固態(tài)DSSC的光電裝換效率依次減小，分別為0.113%、0.063%、0.001%。其中，PANI對電極的制備工藝為，采用循環(huán)伏安法，單體濃度為0.2mol

5、/L，電位掃描范圍為-0.20~0.85V，掃描速率為10mV/s，掃描10圈。PPY對電極的制備工藝為，采用恒電位法，單體濃度為0.1mol/L，掃描電壓為0.8V，電沉積15min。
　?。?）電沉積法比熱分解法制備的Pt電極，表面分散更均勻，表面顆粒間有一定的間隙，更方便離子的遷移，表現(xiàn)出更高的光催化性能。其本體電阻Rct為42.47Ω，低于熱解法制備的Pt電極的；JSC達到6.63mA·cm?2，η達到1.79%，均高于熱