聚合物光伏器件和炭氣凝膠對電極的制備、優(yōu)化與機理研究.pdf

1、本論文簡要介紹了本體異質(zhì)結(jié)型(BHJ)聚合物太陽能電池(PSCs)和染料敏化太陽能電池(DSSCs)的發(fā)展近況。在BHJ PSCs的光活性層中,給體和受體的兩相分離的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)是影響PSCs光電轉(zhuǎn)換效率的重要因素。因此,本論文探討了界面改性劑的加入對PSCs的光活性層的相態(tài)結(jié)構(gòu)和光伏性能的影響。在DSSCs中,炭氣凝膠對電極具有廉價、高性能和柔性的特征,具有取代鉑對電極的巨大潛力。本文設(shè)計并制備了不同孔結(jié)構(gòu)的炭氣凝膠,并研究了其孔結(jié)構(gòu)對

2、電極的催化還原性能和DSSCs的光伏性能的影響,同時考察了炭氣凝膠的活化和載銀對DSSCs的光伏性能的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　1、以芴和側(cè)鏈含噁二唑吸電子基團的三噻吩衍生物的共軛聚合物P2為給體,富勒烯的衍生物PCBM為受體,1,8-二碘辛烷和對辛氧基苯甲酸甲酯為界面改性劑,制備了一系列PSCs,探討了界面改性劑與給體的比例對光活性層的微相分離結(jié)構(gòu)和PSCs的光伏性能的影響。研究結(jié)果表明,對于P2/PCBM體系,1,8-二碘

3、辛烷的加入反而不利于PSCs的光伏性能;加入5％含量的對辛氧基苯甲酸甲酯,可有效地完善活性層的互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使PSCs的能量轉(zhuǎn)換效率從1.45%提高到了1.93%;但當(dāng)對辛氧基苯甲酸甲酯過量時,光活性層出現(xiàn)了明顯的兩相分離現(xiàn)象,大量的雙連續(xù)相分離結(jié)構(gòu)被破壞,PSCs的性能反而下降。
　　2、設(shè)計并制備了不同孔結(jié)構(gòu)的炭氣凝膠,研究結(jié)果表明,隨著炭氣凝膠的中孔體積增加,炭氣凝膠對電極的電化學(xué)阻抗降低,催化還原活性增加,以CA3-1對電

4、極制備的DSSCs,其能量轉(zhuǎn)換效率達到相同條件下基于鉑對電極的DSSCs的能量轉(zhuǎn)換效率的99%。CA3-1炭氣凝膠經(jīng)過KOH的活化處理后,能有效地增加炭氣凝膠的中孔含量,提高炭氣凝膠對電極的催化還原活性。
　　3、以炭氣凝膠的前驅(qū)體有機氣凝膠吸附AgNO3,炭化后成功實現(xiàn)了在炭氣凝膠中載銀,載銀炭氣凝膠的中孔體積略有降低。以載銀炭氣凝膠制備的對電極,其DSSCs的短路電流隨光照時間的增長而迅速增大,光照10min后,DSSCs的短