基于疏水固体电解质及多孔道TiO_2光散色层染料敏化太阳能电池的研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池(DSSC)具有光电转换效率高、成本低等优点被认为是具有很大潜能的新型太阳能电池。但作为影响DSSC效率的关键性材料之一的电解质,特别是液体电解质存在易挥发、严格封装、易降解等缺点,使得染料敏化太阳能电池的广泛商业化一直难以实现。固体电解质由于与不能充分浸润Ti O2表面,基于固体电解质的染料敏化太阳能电池效率还需要提高。本文主要在疏水性离子塑性晶体中掺杂疏水性氧化还原杂电对组成疏水固体电解质,使其首次应用于DSSC领域中。第一次用无机盐诱导生成多孔道Ti O2光散色层并应用在固体电解质的DSSC中,研究的主要内容和结论有以下两个:1.设计合成了疏水性氧化还原杂电对:1-十六烷基-3甲基咪唑碘盐/离子液体功能化TEMPO([C16MIm I]/[Me Im-TEMPO][TFSI])。用核磁、DSC、TGA进行了表征。将电对掺杂到疏水性有机离子塑性晶体N,N-甲基乙基吡咯烷鎓双(三氟甲基磺酰)亚胺盐(P12TFSI)中制备了疏水性电解质并用来制备疏水性固体DSSC。对DSSC进行了一系列的研究,包括热性能,电化学性能,光电性能。最终得到的DSSC在65℃、模拟太阳可见光下(100 m W/cm2)的光电转换效率可达5.16%,并且在湿度为100%的条件下,经过800h的稳定性测试后仍可保持初始光电转换效率的92%以上,显示出了良好的稳定性。2.利用无机盐Na HCO3合成了不同孔道直径的200nm光散色层,用SEM等测试方法观察了形貌,并以丁二腈的固体电解质和聚离子液体的凝胶电解质制备了DSSC电池。光散色层形成多孔道的DSSC提高了固体和凝胶电解质对电极的浸润性,提高了光电转化效率。最后将固体电解质的光电转化效率从3.89%提高到4.73%,凝胶电解质的光电转化效率从5.91%提高到6.61%,并显示出良好的稳定性。 【关键词】：疏水性 无机盐 固态电解质 染料敏化太阳能电池
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4;O614.411
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-29
• 1.1 引言9
• 1.2 DSSC的结构和工作原理9-12
• 1.2.1 DSSC的结构10
• 1.2.2 DSSC的工作原理10-12
• 1.3 DSSC衡量的参数12-13
• 1.4 DSSC 的研究进展与发展现状13-18
• 1.5 塑性晶体的概念及性质18-21
• 1.6 塑晶固体电解质的应用进展21-28
• 1.6.1 塑晶固体电解质在锂电池中的应用21-25
• 1.6.2 塑晶固体电解质在固态DSSC中的应用25-28
• 1.7 本论文的研究内容28-29
• 1.7.1 论文的研究内容28
• 1.7.2 论文的创新之处28-29
• 第二章 疏水性全固态电解质在DSSCs中的应用29-44
• 2.1 引言29
• 2.2 实验部分29-35
• 2.2.1 实验材料29-30
• 2.2.2 实验装置和设备30
• 2.2.3 N,N-甲基乙基吡咯烷鎓双（三氟甲基磺酰）亚胺盐（P12TFSI）的合成30-31
• 2.2.4 TEMPO咪唑功能化离子液体合成31-32
• 2.2.5 1-十六烷基-3 甲基咪唑碘盐（C_16MImI）的合成32
• 2.2.6 塑晶固体电解质的制备32
• 2.2.7 DSSCs的制备32-33
• 2.2.8 表征及测试方法33-35
• 2.3 结果与讨论35-43
• 2.3.1 塑晶固体电解质的热性能及电导率的研究35-37
• 2.3.2 氧化还原杂电对[C_16MImI ]/[MeIm-TEMPO][TFSI]和I-/I_3的比较37-39
• 2.3.3 DSSCs 的电池性能39-41
• 2.3.4 DSSCs 电化学阻抗测试41-42
• 2.3.5 DSSCs 电池在 100% 湿度条件下稳定性测试42-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第三章 无机盐诱导生成多孔道 TiO_2在 DSSCs 中的应用44-57
• 3.1 引言44
• 3.2 实验部分44-47
• 3.2.1 实验材料44-45
• 3.2.2 实验装置和设备45
• 3.2.3 含无机盐的 200nm TiO_2的制备45
• 3.2.4 聚（1-丁基-3-乙烯基咪唑溴）（Poly[BVIm][Br]）的合成45-46
• 3.2.5 塑性晶体固体电解质和凝胶电解质的制备46
• 3.2.6 DSSCs 的制备46
• 3.2.7 表征及测试方法46-47
• 3.3 结果与讨论47-56
• 3.3.1 多孔道 TiO_2的合成及表征47-48
• 3.3.2 基于塑晶固体电解质的多孔道的光散色层 DSSCs48-54
• 3.3.3 基于凝胶电解质的多孔道的光散色层 DSSCs54-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 总结与展望57-59
• 4.1 总结57
• 4.2 展望57-59
• 参考文献59-72
• 硕士期间发表论文72-73
• 致谢73-74

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

高分子固体电解质性能的改进    张升水;刘庆国;杨蕾玲;

高分子固体电解质研究进展    孙凤霞,郭子成,赵地顺,陈焕章

固体电解质脱氧技术的发展    金从进,汪钺强,李泽亚,朱立新

高分子固体电解质设计的新概念    剧金兰,顾庆超

锂无机固体电解质    郑子山,张中太,唐子龙,沈万慈

氧化锆固体电解质的掺杂性能和应用    豆斌朝,林振汉,吴亮,平信义

固体电解质材料中的晶界效应    赵纬;龚江宏;

氧化锆基固体电解质老化性能的研究    唐辉;林振汉;陈世琯;

湿化学法制备锶镁掺杂镓酸镧基固体电解质材料的研究进展    石敏;陈绵松;房虹姣;许育东;于涛;于桂洋;伍光;

高价阳离子固体电解质的研究进展    刘佳;周会珠;朱靖;戴磊;李跃华;王岭;

固体电解质基高温电化学气体传感器    王岭;

一种新型固体电解质的合成及其性能研究    王红霞;胡勇胜;薛勃飞;王兆翔;孟庆波;黄学杰;陈立泉;

ZrO_2-CaF_2-Y_2O_3系固体电解质材料研究    赵芳;龚江宏;李英;

全固态锂电池用硫化物固体电解质    邱志军;陈万超;陈晓添;许晓雄;

镓酸镧基固体电解质的凝胶浇注法制备及其电化学性能研究    查少武;高建峰;陈西林;彭定坤;孟广耀;

显微结构对氧化锆固体电解质氧敏性能的影响    王世伟;马建丽;

锂离子无机固体电解质及在电池中的应用    杨固长;崔益秀;

键价和方法计算锂离子通道筛选可能的固体电解质    高健;褚赓;贺蒙;张舒;肖瑞娟;李泓;陈立泉;

NASICON固体电解质的制备及其导电性能研究    胡艳琴;王运福;宋玉哲;韩根亮;李工农;刘国汉;

注浆法制备YSZ固体电解质及其性能研究    窦静;李和平;徐丽萍;张磊;王光伟;

美首次开发出纳米固体电解质    记者 毛黎

炉外精炼知识讲座    

氧化锆基固体电解质低成本制备及其性能研究    刘晓光

无机锂离子固体电解质的界面特性及应用研究    杨同欢

锂二次电池无机固体电解质的制备及性能研究    郑玥雷

锂离子矿物固体电解质与尖晶石型正极材料的研究    李荣华

中温固体氧化物燃料电池固体电解质的制备科学研究    闫瑞强

聚合物固体电解质杂化和梳形化改性及其应用研究    袁长福

复合掺杂ZrO_2固体电解质的制备及其性能研究    胡永刚

离子间相互作用势的研究及其在固体电解质GDC中的应用    崔志伟

LaF_3固体电解质的制备及在气体传感器上的应用    韩元山

新型含氟磺酰亚胺锂盐聚合物固体电解质研究    刘大凡

铁掺杂氧化锆固体电解质结构及性能研究    胡涛

镁铁掺杂氧化锆固体电解质结构及性能研究    杨扬

硫化物固体电解质及全固态电池性能的研究    和冲冲

基于固体电解质混合位型NO_2传感器的研究    李佳泽

基于疏水固体电解质及多孔道TiO_2光散色层染料敏化太阳能电池的研究    李世超

聚合物固体电解质的制备    李芳

凝胶自蔓延燃烧法制备碱土金属离子掺杂硅酸镧固体电解质的研究    胡威峰

固体电解质定氧探头的制备    徐吉林

稀土元素掺杂硅酸镧固体电解质的制备与结构—性能研究    叶佳梅

磷酸镧复合氧化锆固体电解质结构及性能研究    张建