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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

关注热度:43   来源:新能源学术论文  作者:李世超
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【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


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关键词: 疏水性

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