染料敏化太阳能电池石墨对电极和电解质研究硕士学位论文

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1、华侨大学硕士学位论文染料敏化太阳能电池石墨对电极和电解质研究姓名：姜奇伟申请学位级别：硕士专业：物理化学指导教师：吴季怀20070101论文摘要论文摘要染料敏化TiO2太阳能电池（Dye-sensitizedSolarCells，DSSC）作为第三代太阳能装置，具有结构简单、成本低廉、环境友好等优点，在太阳能的应用上具有重要意义。如何获得更高的光电转换效率，提高电池稳定性，延长使用寿命一直是研究的焦点问题。--本论文主要对石墨材料对电极、不同溶剂中I3/I在对电极上的氧化还原电位以及相关性能进行了研究

2、。主要内容如下：（1）高性能低成本的石墨对电极研究。用小粒径鳞片石墨，经过不同的制备方法，制成一系列的石墨电极，获得了一种具有很好的电化学活性，能使DSSC的开路电压和光电效率都超过铂修饰电极的多孔隙石墨/纳米TiO2/镍电极。并通过电化学和光电性能测试，分析了影响DSSC对电极性能的相关因素。（2）设计了一种双池型染料敏化太阳能电池，研究了不同溶剂对DSSC对电极的相关性能以及对DSSC的整体光电性能的影响。DSSC的对电极作为发生还原反应而传递电子的电极对DSSC的性能有着重要的影响。本论文通过对

3、在不同溶剂中对电极氧化、还原电位--的研究，发现溶剂对于对电极上I3/I的氧化、还原电位有很大的影响。DSSC的开路电压（Voc）为TiO2费米能级与电解质的还原电位之差，如果能改善对电极上的氧化还原电位并且不对染料敏化TiO2电极的性能造成不良影响，势必能提高DSSC的开路电压，从而提高DSSC的光电转换效率。据此原理，设计了一种新型结构的染料敏化太阳能I论文摘要电池——双池型染料敏化太阳能电池。该种电池由于能够使用两种分别对两个电极相关性能比较有利的含有不同溶剂的电解质，大大的改善了DSSC的光电

4、性能，使开路电压达到了1020mV，比原来升高了220mV，短路电流（ISC）提高了15%，光电效率相对于传统型DSSC提高了47%。该种电池的发明，为染料敏化太阳能电池的研究提供了一个新的方法。（3）研究了含有不同溶剂的准固态双池型DSSC。结果表明，与普通的准固态DSSC相比，如果采用双池型结构的DSSC，通过改变对电极的溶剂，提升对电极的还原电位，可以大幅度的提高准固态DSSC的Voc、ISC和η。与两电极都只用一种溶剂的普通DSSC相比，其Voc提高了136mV，ISC提高了14%，总的光电效

5、率提高了37%。关键词：染料敏化太阳能电池，石墨，对电极，电解质，双池型IIAbstractAbstractThedye-sensitizedsolarcell(DSSC)isthethird-agetypeofphotoelectricchemicalsolarcellwithsimplepreparationprocedure,lowcost,stablephoto-to-electricperformanceandfriendlyenvironmentamity,whichmakeitagood

6、alternativeofphoton-to-electrondevicesforsolarcell.Recently,manyeffortshavebeenfocusingontheenhancementofthephotoelectricconversionefficiencyandtheimprovementofstabilityofDSSC.Aimingattheproblemsabove,theinfluenceofgraphitecounterelectrode,the--oxidize/

7、deoxidizepotentialofI3/IcoupleindifferentsolventsonthephotoelectricperformanceofDSSCwereinvestigatedinthispaper.Themajorworkasfollows:(1)Theresearchofhigh-performanceandlow-costgraphitecounterelectrodeforDSSC.Aseriesofgraphitecounterelectrodewasmadewith

8、differentmethodsandakindofhighperformanceporousgraphite/TiO2/NicompositecounterelectrodeforDSSCwasobtainedwhichpossessedhigheropencircuitvoltage(VOC)andhigheroverallenergyconversionefficiency(η)thanthetraditionalPtmodifiedcounter