非碘氧化还原电对和超分子凝胶在染料敏化太阳能电池中的应用

【摘要】：染料敏化太阳能电池(DSSC)因其简单的制作工艺、较低的制作成本、令人满意的光电转换效率以及环境友好等特点,被认为作为第三代光伏器件的一种典型代表。DSSC主要组成部分含透明导电基底、Ti O2薄膜光阳极、电解质以及对电极。氧化还原电对作为DSSC电解质的重要组成部分,传统的I3?/I?电对虽然具有较高的光电转化效率,但它有对金属电极具有腐蚀性以及较强的可见光吸收等缺点;另外,传统以有机溶剂为基础的液态电解质还存在泄漏和溶剂挥发等不足,这些都抑制了DSSC产业化发展进程。围绕以上问题,本论文探索了非碘氧化还原电对和运用主客体制备的超分子凝胶在DSSC中的应用研究,具体工作包括:(1)合成了两种以4-OH-TEMPO(4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基)为基础的咪唑盐功能化TEMPO(mono-和bis-TEMPO),及对其进行NMR和TGA等表征;非碘氧化还原电对与1-丙基-3-甲基咪唑碘盐制备成混合电对,混合电对与传统I3?/I?进行了全面的性能测试比较,结果表明:混合电对氧化还原电势略高,且其相应电解质的可见光内几乎无吸收。所组装的电池在AM 1.5G,100 m W cm-2光强下的光电转换效率可达8.8%。(2)通过主客体作用制备了一种基于离子液体的超分子凝胶电解质,其溶胶-凝胶的相转移温度可以通过主客体的组分比例来调节,这种凝胶电解质更有利于电池组装过程中电解质的注入。在AM 1.5G,100 m W cm-2光强下,制备的准固态凝胶电池效率是4.79%,并显示出了较好的电池稳定性。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 TEMPO 主客体 凝胶电解质
【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
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-24
• 1.1 前言9
• 1.2 太阳能电池的分类9-10
• 1.2.1 第一代太阳能电池9-10
• 1.2.2 第二代太阳能电池10
• 1.2.3 第三代太阳能电池10
• 1.3 染料敏化太阳能电池（DSSC）的组成结构和原理10-12
• 1.3.1 染料敏化太阳能电池的结构10-11
• 1.3.2 染料敏化太阳能电池的工作原理11-12
• 1.4 染料敏化太阳能电池的性能参数12-14
• 1.5 染料敏化太阳能电池中电解质的研究进展14-20
• 1.5.1 液态电解质14-15
• 1.5.2 准固态电解质15-18
• 1.5.3 全固态电解质18-20
• 1.6 染料敏化太阳能电池中氧化还原电对的研究进展20-23
• 1.7 本论文的研究内容和创新之处23-24
• 1.7.1 本论文的研究内容23
• 1.7.2 本论文的创新之处23-24
• 第二章 咪唑功能化双TEMPO氧化还原电对在DSSC中的应用24-37
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-27
• 2.2.1 实验材料25
• 2.2.2 咪唑功能化TEMPO的合成25-26
• 2.2.3 电解质的配制26-27
• 2.2.4 染料敏化太阳能电池的制作27
• 2.2.5 表征和测试方法27
• 2.3 结果与讨论27-36
• 2.3.1 咪唑功能化TEMPO的热稳定性表征27-28
• 2.3.2 氧化还原电对的循环伏安测试28-30
• 2.3.3 电解质的紫外测试30-31
• 2.3.4 电池的光电性能测试31-34
• 2.3.5 电池的模特肖特曲线分析34
• 2.3.6 电池的电化学阻抗谱图分析34-36
• 2.4 结论36-37
• 第三章 超分子离子液体凝胶电解质在准固态DSSC中的应用37-47
• 3.1 引言37-38
• 3.2 实验部分38-39
• 3.2.1 实验材料38
• 3.2.2 电解质的制备38
• 3.2.3 染料敏化太阳能电池的制作38
• 3.2.4 表征和光伏参数测试38-39
• 3.3 结果与讨论39-46
• 3.3.1 超分子离子液体凝胶的制备39
• 3.3.2 超分子离子液体凝胶的机理研究39-40
• 3.3.3 超分子离子液体凝胶的表征40-41
• 3.3.4 超分子离子液体凝胶电解质的稳态伏安测试41-43
• 3.3.5 电池的光电性能测试43-44
• 3.3.6 电池的电化学阻抗谱图分析44-46
• 3.3.7 电池的稳定性测试46
• 3.4 结论46-47
• 第四章 全文总结与展望47-48
• 4.1 全文总结47
• 4.2 展望47-48
• 参考文献48-61
• 硕士期间发表论文61-62
• 致谢62-63

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