染料敏化太阳能电池氮化碳对电极的研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cells,DSSCs)是一种新型的高效太阳能电池。铂(Pt)因为高催化性和高导电性而广泛应用于DSSCs对电极上。但由于Pt价格昂贵,所以寻找廉价的非铂对电极成为近年来的研究热点。本文制备了多孔氮化碳及其复合材料,并应用于DSSCs对电极上,对其电催化性能进行了研究。通过高温碳化法和软模板法制备了多种无孔和多孔氮化碳,应用于DSSCs对电极中显示出良好的光电化学性能。其中以三聚氰胺为原料通过软模板法制备的多孔氮化碳的光电转换效率最高,可达2.07%,表明大的比表面积有利于提高氮化碳的电催化性能。利用研磨法制备的氮化碳/导电炭黑复合材料,显示出良好的催化活性和优良的导电性。其中当氮化碳与导电炭黑以1:7的质量比掺杂时,复合材料具有最优的电化学性能,并得到了4.74%的光电转换效率,达到相同条件下Pt电极的93.12%。以石墨为原料制备了氧化石墨烯,并利用水热法将其与氮化碳复合后制备的氮化碳/石墨烯复合材料,在光电化学方面显示了良好的性能。结果表明,当氮化碳与石墨烯以3:1的质量比复合时,材料的光电转换效率高达4.47%,是同等条件下Pt电极的88.17%。利用高温煅烧法制备了氮化碳/多壁碳管复合材料,其在电催化方面显示出良好的活性,并具有优良的导电性,通过对其光电测试结果分析得出,当单氰胺与多壁碳管以15:1的质量比进行复合时,所得的复合材料的光电转换效率最高,可达4.49%,是同等条件下Pt电极的的86.68%。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 对电极 氮化碳 复合材料
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB33;TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 染料敏化太阳能电池的结构组成及工作原理9-11
• 1.2.1 结构组成9-10
• 1.2.2 工作原理10-11
• 1.3 染料敏化太阳能电池的性能表征参数11-12
• 1.3.1 开路电压（V~oc）11
• 1.3.2 短路电流（J~sc ）11
• 1.3.3 填充因子（FF）11
• 1.3.4 光电转换效率（η）11-12
• 1.4 染料敏化太阳能电池各组成部分研究现状12-16
• 1.4.1 光阳极12-13
• 1.4.2 电解质13
• 1.4.3 对电极13-16
• 1.5 本课题研究内容及意义16-17
• 第二章 氮化碳对电极的制备及表征17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 实验部分17-20
• 2.2.1 实验试剂与仪器17-19
• 2.2.2 实验过程19-20
• 2.3 实验表征测试方法20-22
• 2.3.1 比表面积与孔径分布20
• 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)20-21
• 2.3.3 透射电子显微镜(TEM)21
• 2.3.4 X射线能谱21
• 2.3.5 X-射线衍射(XRD)21
• 2.3.6 红外光谱21
• 2.3.7 循环伏安测试21
• 2.3.8 交流阻抗测试21-22
• 2.3.9 塔菲尔曲线测试22
• 2.3.10 光电流-光电压（I-V）测试22
• 2.4 结果与讨论22-30
• 2.4.1 比表面积与孔径分布22-24
• 2.4.2 SEM表征24-25
• 2.4.3 TEM表征25
• 2.4.4 EDS能谱表征25-26
• 2.4.5 X-射线衍射26
• 2.4.6 循环伏安表征26-27
• 2.4.7 交流阻抗表征27-28
• 2.4.8 Tafel极化曲线28-29
• 2.4.9 光电性能分析29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 多孔氮化碳/导电炭黑复合对电极的制备及表征31-39
• 3.1 引言31
• 3.2 实验部分31-33
• 3.2.1 实验试剂与仪器31
• 3.2.2 实验过程31-33
• 3.3 结果与讨论33-38
• 3.3.1 SEM表征33-34
• 3.3.2 循环伏安表征34-35
• 3.3.3 交流阻抗表征35-36
• 3.3.4 Tafel极化曲线36-37
• 3.3.5 光电性能分析37-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第四章 氮化碳/石墨烯复合对电极的制备及表征39-49
• 4.1 引言39
• 4.2 实验部分39-41
• 4.2.1 实验试剂与仪器39-40
• 4.2.2 实验过程40-41
• 4.3 结果与讨论41-48
• 4.3.1 SEM表征41-42
• 4.3.2 EDS能谱表征42
• 4.3.3 X-射线衍射42-43
• 4.3.4 红外光谱表征43-44
• 4.3.5 循环伏安表征44-45
• 4.3.6 交流阻抗表征45-46
• 4.3.7 Tafel极化曲线46-47
• 4.3.8 光电性能分析47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 氮化碳/多壁碳管复合对电极的制备及表征49-57
• 5.1 引言49
• 5.2 实验部分49-51
• 5.2.1 实验试剂与仪器49
• 5.2.2 实验过程49-51
• 5.3 结果与讨论51-56
• 5.3.1 SEM表征51
• 5.3.2 X-射线衍射51-52
• 5.3.3 循环伏安表征52-53
• 5.3.4 交流阻抗表征53-54
• 5.3.5 Tafel极化曲线54-55
• 5.3.6 光电性能分析55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 结论57-58
• 参考文献58-63
• 在读期间公开发表的论文63-64
• 致谢64

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

染料敏化太阳能电池柔性对电极的研究进展    竹怀君;黄光胜;

染料敏化太阳能电池对电极的研究进展    李国;胡志强;高岩;刘敬肖;刘贵山;

基于不同浓度铂对电极的染料敏化太阳能电池的性能研究    黄光胜;阮晓莉;竹怀君;

染料敏化太阳能电池对电极    李靖;孙明轩;张晓艳;崔晓莉;

染料敏化太阳能电池低铂对电极的制备和性能    马换梅;田建华;刘懿平;单忠强;

染料敏化太阳能电池碳对电极的制备及性能    杨盼;许晨阳;林红;赵晓冲;李建保;

附着性能优异的碳对电极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用    储玲玲;高玉荣;武明星;王琳琳;马廷丽;

热解镀铂工艺增强对电极的性能(英文)    辛钢;吴丽琼;黄晓飞;温斌;马廷丽;

染料敏化太阳能电池用聚苯胺/石墨复合对电极的制备与性能研究    丁雨田;尚兴记;王璟;胡勇;张增明;谢荣艳;

染料敏化太阳能电池新型对电极材料研究进展    王璟;尚兴记;张增明;谢荣艳;胡勇;丁雨田;

高性能柔性载铂对电极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用    傅年庆;林原;

新型、高效染料敏化太阳能电池碳对电极    罗艳红;刘喜哲;黄振;孟庆波;

新型固态染料敏化太阳能电池对电极设计及聚吡咯对电极研究    夏江滨;陈玲;

一步法水热合成氧化亚铜对电极及其在染料敏化太阳能电池中的应用    郭霜霜;陈维林;王恩波;

电沉积钌作为染料敏化太阳能电池对电极研究    张三兵;李作鹏;

金属氮化物作为高效染料敏化太阳能电池对电极的研究    崔光磊;徐红霞;张小影;张中一;逄淑平;

低成本对电极的制备及染料敏化太阳能电池研究    陈洪燕;张腾龙;匡代彬;苏成勇;

染料敏化太阳能电池用聚吡咯/织物对电极的制备及性能    许杰;李梅霞;祝立根;徐卫林;柏自奎;

低温制备染料敏化太阳能电池碳对电极    李可心;李冬梅;罗艳红;孟庆波;

染料敏化太阳能电池氮掺杂石墨烯对电极    王桂强;形伟;禚淑萍;

染料敏化太阳能电池新型对电极材料研究    姜奇伟

染料敏化太阳能电池磷化物/碳对电极材料的研究    窦衍叶

染料敏化太阳能电池对电极的制备及其性能研究    朱磊

染料敏化太阳能电池新型对电极材料的制备和研究    宫峰

碳材料对电极在染料敏化太阳能电池中的应用    胡浩

基于异质结和导电聚合物对电极的染料敏化太阳能电池研究    岳根田

染料敏化太阳能电池用聚苯胺电解质及对电极的制备与性能研究    秦琦

染料敏化太阳能电池高性能非铂对电极的构筑    宋健

染料敏化太阳能电池高效稳定电解质及低成本对电极研究    王亮

介观太阳能电池碳对电极研究    刘广辉

石墨烯、C_(60)对电极在染料敏化太阳能电池中的研究    胡熠

新型复合材料的制备及其在DSCs对电极中的应用    唐蓓蓓

硫化物催化材料的合成及在染料敏化太阳能电池中的应用    姜维

染料敏化太阳能电池中新型对电极的优化设计    赵兴

掺杂FTO在量子点敏化太阳电池对电极中的应用    曹奇华

基于染料敏化光伏器件石墨烯复合物对电极材料的合成及其光伏性能研究    姚兰

染料敏化太阳能电池无铂高效对电极研究    刘万涛

染料敏化太阳能电池织物对电极的制备及性能研究    李梅霞

碳量子点制备及其在染敏太阳能电池中的应用    陈毅文

量子点敏化太阳能电池中PbS对电极与TiO_2光阳极结构的研究    艾秋琳