熱解ZIF-67在DSCs及鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用.pdf

1、迄今為止，太陽能電池已經(jīng)發(fā)展到了第三代。其中，染料敏化太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池因具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率而備受科研人員的青睞。然而，染料敏化電池中常用的對電極Pt和鈣鈦礦電池中使用的背電極Au、Ag均為貴金屬，存在價格昂貴、資源有限的缺點(diǎn)，限制了染料敏化太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用與發(fā)展。因此，發(fā)展廉價的非貴金屬電極材料具有重要的意義。ZIF-67是一類以鈷為中心原子，2-甲基咪唑?yàn)榕潴w的金屬有機(jī)骨架配合物，經(jīng)高溫?zé)峤夂罂梢缘玫?/p>

2、的鈷/碳的復(fù)合物。該復(fù)合物不僅具有較高的導(dǎo)電性還具有良好的催化活性，可以作為染料敏化太陽能電池和鈣鈦礦電池的電極材料。因此，本論文針對染料敏化太陽能電池和鈣鈦礦電池中存在的問題，制備了熱解ZIF-67，并將其用于染料敏化太陽能電池的對電極和鈣鈦礦電池的背電極。首先優(yōu)化了電極噴涂厚度，進(jìn)一步研究了ZIF-67的熱解溫度及熱解ZIF-67中鈷和氧化鈷的存在對其電化學(xué)性能的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)熱解ZIF-67的制備及其在

3、DSCs中的應(yīng)用
　　在本部分工作中，首先制備得到ZIF-67，然后將其分別在650℃、750℃、850℃下氮?dú)夥諊刑幚?，制備得到不同溫度下的熱解ZIF-67。為了測試其在染料敏化太陽能電池中的性能，首先對電極的制備過程進(jìn)行了優(yōu)化，研究了電極噴涂厚度對電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)噴涂厚度為5.5μm時電化學(xué)測試性能結(jié)果最優(yōu)。進(jìn)一步，研究了不同熱解溫度及Co和CoO的存在對電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)850℃下熱解、含有Co和CoO的熱解Z

4、IF-67的電化學(xué)性能最優(yōu)。其電極的能量轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到7.92％，非常接近于Pt對電極的能量轉(zhuǎn)換效率(8.38％)。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明熱解ZIF-67是一類很有潛力的DSCs對電極材料。
　　(2)熱解ZIF-67在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用
　　針對鈣鈦礦電池中存在的問題，結(jié)合上部分的工作結(jié)果，進(jìn)一步研究了熱解ZIF-67在鈣鈦礦電池中的應(yīng)用。將850℃下制備得到的熱解ZIF-67替代金屬Ag作為鈣鈦礦的背電極材料，制備了基