磁性納米材料改性及其對瓊脂糖基染料敏化太陽能電池性能的影響.pdf

1、大力開發(fā)太陽能電池技術(shù)是解決現(xiàn)階段世界能源危機(jī)的有效途徑。染料敏化太陽能電池(DSSCs)是一種成本低、制備工藝簡單、環(huán)境友好的新型太陽能電池，近幾年其光電效率迅速提升成為新的研究熱點。以瓊脂糖作為準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)染料敏化太陽電池的基質(zhì)有利于電解質(zhì)電導(dǎo)的提高以及DSSCs光電效率的提升。本文主要從以下四個方面對瓊脂糖基DSSCs進(jìn)行了優(yōu)化:
　　1、探索聚乙二醇(PEG200)濃度對四氧化三鐵(Fe3O4)磁性聚合物電解質(zhì)電化學(xué)性能影

2、響:隨著PEG200濃度的增加，聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)是先增加后降低，最大離子電導(dǎo)值2.88×10-3 S cm-1出現(xiàn)在PEG200濃度為61.8 wt％時。當(dāng)PEG200加入量過大(＞61.8 wt％)時，瓊脂糖聚合物骨架結(jié)構(gòu)被破壞，從而使得電解質(zhì)體系的離子電導(dǎo)率降低。隨著PEG200濃度增加染料敏化太陽能電池的電子壽命和復(fù)合電阻均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢，最大值均出現(xiàn)在68.3wt％處。綜合考慮，最終選取68.3wt％的PEG20

3、0為最佳的改性濃度。
　　2、研究不同表面活性劑對Fe3O4磁性聚合物電解質(zhì)電池性能的影響:十二烷基硫酸鈉(SDS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇(PEG200)、土溫-80(TW-80)的加入都能明顯提高Fe3O4改性磁性聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，其中TW-80改性的磁性聚合物電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率最高，達(dá)到2.98×10-3S cm-1。四種表面活性劑改性后染料敏化太陽能電池的電子壽命、電荷傳輸電阻和電荷復(fù)合電阻都有所增加。

4、并且，四種表面活性劑改性后染料敏化太陽能電池的光電效率也顯著提升，最適宜改性劑為TW-80，改性后的磁性聚合物染料敏化太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到1.83％。
　　3、探索磁場強(qiáng)度對氧化鎳(NiO)磁性聚合物電解質(zhì)電池性能的影響:在35 mT磁場制備條件下電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率最高，達(dá)到5.01×10-3 Scm-1，并且電解質(zhì)在二氧化鈦多孔薄膜中的孔穴填充性能相比于沒有磁場處理的電解質(zhì)都得到了有效改善。DSSCs的光電效率隨著磁場強(qiáng)

5、度從0增加到35 mT改善顯著，25 mT和35 mT磁場強(qiáng)度處理下的電池的光電效率分別為2.95％和2.94％。交流阻抗表征進(jìn)一步揭示了電池中電荷復(fù)合電阻和離子擴(kuò)散電阻變化的機(jī)理。優(yōu)化后的用于瓊脂糖磁性聚合物電解質(zhì)DSSCs的磁場強(qiáng)度為35mT。
　　4、研究四氧化三鈷(Co3O4)濃度對在磁場和非磁場條件下制備瓊脂糖基聚合物電解質(zhì)電池性能的影響:在不加磁場條件下，適當(dāng)?shù)募{米Co3O4顆粒的加入有利于電解質(zhì)中鹽的解離，增加了電解