聚合物在染料敏化太阳能电池中的应用研究硕士学位论文

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1、湖北大学硕士学位论文聚合物在染料敏化太阳能电池中的应用研究姓名：辛麟申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：王世敏20090501摘要染料敏化太阳电能池由于其制备工艺简单，制造成本低廉，成为近年来太阳能光电转换领域的研究热点。本文在大量文献调研的基础上，重点研究了聚合物在染料敏化太阳电能池中的应用，主要工作如下：1．采用光照化学氧化聚合法制备出低聚3一噻吩甲酸，研究了其相关光化学和光物理性质。结果表明，低聚3．噻吩甲酸对纳晶二氧化钛膜电极具有一定的敏化能力，以其为‘染料敏化剂组装的太阳能电池的光电转换

2、效率为0．12％，具有较好的光稳定性，是一种潜在的聚合物染料。2．采用化学氧化聚合法制备了聚吡咯．碳纳米管复合物，通过光谱和电化学等技术对该复合物进行了详细的表征。结果显示，复合物为聚吡咯包覆在碳纳米管上，形成以碳纳米管为“核”，聚吡咯为“壳”的“核．壳’’结构。此外，碳纳米管的掺入，使复合物的导电性能和热稳定性能得到显著提高。将聚吡咯．碳纳米管复合物应用于制备全固态染料敏化太阳能电池，表现出较纯聚吡咯优异的光电转换性能，其光电转换效率提高了8倍多。经过进一步的条件优化，使用碳对电极时，较使用铂对电极可以明显增

3、大电池的填充因子及光电转换效率，其中当碳纳米管含量为8．6％时，光电转换效率达到最大的0．28％。并发现聚合物的导电性决定着电池最终的光电转换效率。3．采用化学氧化聚合法制备了聚N．甲基苯胺．碳纳米管复合物，使用红外光谱、紫外光谱、透射电镜和电化学技术等对该复合物进行了详细的表征。研究发现碳纳米管的掺入对聚N．甲基苯胺．碳纳米管复合物电导率的提升较为显著。将其作为固态电荷传输材料应用于染料敏化太阳能电池，结果显示，所组装的电池具有较高的填充因子，其中最高达到了0．54。当碳纳米管含量为17．8％时，所组装电池的

4、光电转换效率达到最大的0．22％。关键词：染料敏化太阳能电池；染料敏化剂；固态电解质；聚3．噻吩甲酸；聚吡咯：聚N．甲基苯胺；碳纳米管AbstractDuringthepastdecade，dye—sensitizedsolarcells(DSSC)hadattractedmuchattentioninthefiledofpothovoltaicdevices，duetotheirpotentiallow-costandsimplefabrication．Baseoninvestigatingpreviousl

5、iteratures，thethesisresearchedtheapplicationofconductivepolymerinthedye-sensitizedsolarcells，primaryworkfocuson：1．Oligo一3-thiophenecarboxylicacidhadbeensynthesizedbythemethodofchemicaloxidationunderillumination，andinverstigatecorrelativechemicalandphysicalpo

6、rperty．Theresultsindicatedthatoligo--3·-tlliophenecarboxylicacidcouldsensitizethenanocrystallinetitaniumoxideelectrodesinpart，andpossessedbetterlightstability．Thephotoelectricityconversionefficiencyofthesolarcellsbasedonoligo·-3·-thiophenecarboxylicacidassen

7、sitizercouldreachO．12％．SoitWasakindofpotentialpolymerdyes．2．PPy-MWNTscompositewaspreparedbychemicaloxidationpolymerization．Throughdetailcharacterizing，itisfoundthatPPycoatedonMWNTs，formcore-shellconstructionwithMWNTsandPPyascoreandshell，respectively．Otherwis

8、e，incorporationofMWNTscouldprominentenhancetheelectricalandthermalporpertiesofthecomposite．Thesolid--statedye··sensitizedsolarcellsbasedonPPy-MWNTscompositeexhibitedmoreexcellentphotoelectrictra