自组法制备纳晶敏化太阳能电池对电极

【摘要】：在纳晶敏化太阳能电池中,载铂对电极的制备通常有电沉积、溅射和热解等方法。但电沉积法和溅射法所制备电极的载铂量均偏高,与纳晶敏化太阳能电池低价的特点不相适应;热解法则有效解决了这一问题,并且其催化活性也要优于前二者。本论文介绍了纳晶敏化太阳能电池中载铂对电极的一种新制法—自组法。所制备的电极具有载铂量低、催化活性高的特性,比纯铂片对电极以及热解法制备的载铂对电极具有更高的活性。研究了自组法制备载铂对电极的最佳工艺条件、微观特征、表面分析、催化性能、稳定性等。采用自组法低温制备柔性纳晶敏化太阳能电池的对电极,在保证催化性能的前体下,极大地降低了电池的成本。 1 结合铂胶体制备、LB膜及自组装技术的优势,制备纳晶敏化太阳能电池载铂对电极。研究了载铂电极的微观形貌、表面分析、催化性能、稳定性等方面。 2 通过改变共混溶液中硫醇与硬脂酸的比例,可以有效的控制电极的载铂量。研究电极的载铂量与催化活性之间的关系。 3 采用硅烷化修饰将硅烷偶联剂(3—巯丙基三甲氧基硅烷)以共价键合的方式与羟基化的FTO导电玻璃电极表面结合,之后再利用自组装技术制备载铂催化对电极。与L—B膜修饰相比,硅烷化修饰不受实验仪器的限制,操作简单易行,有利于电极的放大生产,对纳晶敏化太阳能电池的实用化有较大意义。 4 L—B膜修饰、纳米铂颗粒自组装之后的电极于140℃真空干燥,低温制备柔性纳晶敏化太阳能电池的对电极。与常用的电镀法和室温溅射法相比,大幅度的降低了电极的载铂量,减小了电池的制作成本。 5 用X—射线光电子能谱对不同条件的自组法所制载铂电极的表面进行元素分析。结果表明,自组法制备载铂电极表面的铂催化剂是以零价态即金属铂的形似存在的;低温制备电极的表面尚有微量的硫醇有机物存在。 【关键词】：载铂对电极 表面修饰 自组装 纳米颗粒 纳晶敏化太阳能电池
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 第1章 绪论10-25
• 1．1 太阳能电池的研究进展11-13
• 1．2 纳晶敏化太阳能电池的基本结构与工作原理13-17
• 1．2．1 纳晶敏化太阳能电池的结构13-15
• 1．2．2 纳晶敏化太阳能电池的基本原理15-17
• 1．3 纳晶敏化太阳能电池中对电极的研究进展17-20
• 1．4 纳米铂溶胶的合成及其在电极制备方面的应用20-22
• 1．5 课题提出的设想和意义22-25
• 第2章 导电玻璃 L-B膜修饰自组载铂电极的制备及性能25-40
• 2．1 实验部分25-27
• 2．1．1 纳米铂胶体的制备25-26
• 2．1．2 自组载铂对电极的制备26-27
• 2．2 自组载铂电极的 SEM、XPS和 EDX表征27-31
• 2．2．1 自组载铂电极的表面形貌27-29
• 2．2．2 电极表面的 XPS测量29-31
• 2．2．3 自组载铂电极的 EDX表征31
• 2．3 自组载铂电极的催化性能测试31-33
• 2．4 电极载铂量的控制及其对电极催化性能的影响33-37
• 2．4．1 电极载铂量的控制33-34
• 2．4．2 电极的 SEM表征34-35
• 2．4．3 电极/电解液间电荷迁移电阻与不同比例挂膜液之间关系35-36
• 2．4．4 自组载铂电极的交换电流密度与载铂量之间的关系36-37
• 2．5 自组催化电极的时间稳定性37-38
• 2．6 本章小节38-40
• 第3章 不同铂电极催化性能的比较及对纳晶敏化太阳能电池光电性能的影响40-49
• 3．1 实验部分40-41
• 3．1．1 热解法制备载铂催化电极40-41
• 3．1．2 电解液的配制41
• 3．2 不同铂电极催化性能的比较41-47
• 3．2．1 自组法和热解法制备载铂电极的表面 SEM图像表征41-42
• 3．2．2 电化学阻抗谱测量42-44
• 3．2．3 电极催化性能与载铂量之间的关系44-45
• 3．2．4 纳晶敏化太阳能电池光电性能的测量45-47
• 3．3 本章小结47-49
• 第4章 导电玻璃硅烷化修饰载铂对电极的制备及性能49-57
• 4．1 实验部分50-51
• 4．1．1 纳米铂胶体的制备50
• 4．1．2 硅烷化修饰导电玻璃50
• 4．1．3 自组载铂电极的制备50
• 4．1．4 电极的烧结50-51
• 4．2 硅烷化修饰载铂电极的 SEM和 XPS表征51-54
• 4．2．1 硅烷化修饰载铂电极表面的 SEM图像51-52
• 4．2．2 硅烷化修饰载铂电极表面的 XPS表征52-54
• 4．3 硅烷化修饰载铂电极的催化性能性能及载铂量54-56
• 4．4 本章小节56-57
• 第5章 低温制备载铂催化对电极57-66
• 5．1 实验部分58-59
• 5．1．1 导电玻璃基底58
• 5．1．2 柔性导电基底58-59
• 5．2 导电玻璃基底低温制备载铂对电极的 SEM和 XPS表征59-62
• 5．2．1 低温制备导电玻璃载铂电极的 SEM表征59-60
• 5．2．2 低温制备导电玻璃载铂电极的 XPS表征60-62
• 5．3 低温载铂对电极的催化性能62-64
• 5．3．1 导电玻璃基底低温载铂电极的催化性能62-63
• 5．3．2 柔性导电基底低温载铂电极的催化性能63-64
• 5．4 本章小节64-66
• 结论66-68
• 参考文献68-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78-79
• 致谢79

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