染料敏化太陽能電池的高效化與耐久性研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cell，DSC)被稱為第三代太陽能電池，具有光電轉(zhuǎn)換效率高、制備工藝簡單、成本低、原料豐富及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，引起了研究者的廣泛關(guān)注。目前，基于金屬釕聯(lián)吡啶配合物染料、I3-/I-有機(jī)溶劑液態(tài)電解質(zhì)的小面積DSC的光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)11％，大面積DSC也獲得了超過9％的光電轉(zhuǎn)換效率。然而，由于有機(jī)溶劑電解質(zhì)容易揮發(fā)，造成電池容易泄露，從而引起DSC光電性能下降。為了解決這些問題

2、，開發(fā)高效的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)和不含有機(jī)溶劑的離子液體電解質(zhì)十分必要。本文主要對準(zhǔn)固態(tài)及離子液體電解質(zhì)進(jìn)行深入的研究。
　　為了提高聚合物準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)與光陽極的界面接觸，增強(qiáng)電解質(zhì)對光陽極的浸潤性，我們采用了在極性溶劑中具有較好溶解性和較高粘度的聚醋酸乙烯酯(PVAc)及具有優(yōu)異吸液能力和溶解性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)進(jìn)行共聚，并制備了基于乙腈(ACN)和3-甲氧基丙腈(MPN)為溶劑的全新準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)（也可稱為聚合物凝膠電解質(zhì)，

3、簡稱PGE）。優(yōu)化了電解質(zhì)中共聚物添加量，考察了TiO2納米粒子的引入對電解質(zhì)性能的影響。使用ACN溶劑的添加有5wt％ TiO2納米粒子的準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)的DSC，獲得了9.40％的光電轉(zhuǎn)換效率，達(dá)到了相同條件下ACN溶劑液態(tài)電解質(zhì)DSC性能的96.8％。1000 h光照后，準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)DSC能保持起始效率的96.7％，顯示出了優(yōu)越的長期耐久性。隨后，通過采用絲網(wǎng)印刷法，將準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)應(yīng)用到大面積并聯(lián)DSC中，獲得了高于4％的光電轉(zhuǎn)換效率

4、。
　　在現(xiàn)有的大面積DSC制作工藝下，準(zhǔn)固態(tài)電解質(zhì)效率雖然較高，但其不易封裝，因此應(yīng)用受到限制。離子液體作為一種綠色溶劑具有不易揮發(fā)、較好的化學(xué)穩(wěn)定性、較寬的電化學(xué)窗口等優(yōu)點(diǎn)，而且可以通過真空灌裝，非常適合用來制作大面積并聯(lián)DSC。本文采用PMII/EMISCN二元離子液體電解質(zhì)進(jìn)行制作大面積DSC，考察了影響大面積DSC光電轉(zhuǎn)換效率的各個(gè)因素。在最優(yōu)條件下，最高效率超過了4％，實(shí)現(xiàn)了電池的高效化。分別考察了在室外光照和加熱冷凍