钛基板光阳极染料敏化太阳能电池的研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池(DSSC)作为第三代太阳能电池,由于其制作工艺简单、成本低廉、原材料丰富、环境友好等优点备受研究者的青睐。传统的染料敏化太阳能电池使用导电玻璃作为导电基板。然而,由于导电玻璃方块电阻较大,将电池活性面积增大时,整个电池的串联电阻也随着增大,使大面积电池的效率大大降低；此外,导电玻璃价格较贵,占整个电池成本的60%,导致电池的成本较高,使染料敏化太阳能电池的产业化生产受到极大地阻碍。钛箔由于其导电性高、耐电解液腐蚀、耐高温、轻便等优点,将其运用于染料敏化太阳能体系中作为替代导电玻璃的导电基板成为了一个研究热点。本文对大面积钛基板光阳极DSSC光电性能的各个影响因素进行了优化研究,制作了高效低成本的大面积DSSC。 首先,为了提高电池的效率,对活性面积为1cm2的电池各个部分进行条件的优化,考查了钛基板处理方式、光阳极膜烧结温度、对电极铂含量、电解液浓度、光阳极加压方式及光阳极浆料类型对电池效率的影响。最终,以钛箔为光阳极基板、导电玻璃为对电极基板组成的电池(Ti-FTO),效率达到了5.69%。 为了充分发挥钛基板导电性高的优势,我们将电池的活性面积增大,同时对电子收集材料进行优化,对光阳极膜厚进行对比考查,分别制作了尺寸为5cm*7.5cm和10cm*10cm大小的电池,活性面积分别为16.2cm2和53cm2,光电转换效率分别达到了5.50%和3.74%。结果表明,制作大面积的DSSC时,使用钛板作为导电基板具有明显的优势。同时,我们对尺寸为5cm*7.5cm电池进行了耐久性测试,在自然光照射条件下表现出良好的稳定性。 【关键词】：染料敏化 太阳能电池 导电基板 钛 大面积 高效化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 研究命题背景8
• 1.2 DSSC的结构、工作原理和组成8-12
• 1.2.1 DSSC的结构8-9
• 1.2.2 DSSC的工作原理9-10
• 1.2.3 DSSC的组成10-12
• 1.3 DSSC体系中导电基板的调研12-15
• 1.3.1 导电玻璃(FTO)在DSSC中的应用12
• 1.3.2 钛基板在DSSC中的应用12-14
• 1.3.3 ITO-PEN在DSSC中的应用14-15
• 1.4 本课题的研究意义及主要内容15-17
• 2. 实验部分17-38
• 2.1 实验材料和设备17-18
• 2.1.1 实验材料17
• 2.1.2 实验设备17-18
• 2.2 DSSC的分析测试研究18-20
• 2.2.1 紫外可见吸收光谱19
• 2.2.2 光电化学特性19
• 2.2.3 电化学阻抗谱19-20
• 2.3 小面积(1cm~2)高效钛基板DSSC的制备和优化20-36
• 2.3.1 钛基板的清洗20-21
• 2.3.2 钛基板的化学处理21-22
• 2.3.3 烧结温度的选择22-26
• 2.3.4 对电极的优化26-29
• 2.3.5 电解液的优化29-31
• 2.3.6 银栅电极的优化31-33
• 2.3.7 光阳极的优化33-36
• 2.4 本章小结36-38
• 3 大面积钛基板光阳极DSSC的制作及性能研究38-51
• 3.1 大面积钛基板光阳极DSSC的优势38-42
• 3.2 5cm~*7.5cm大面积钛基板光阳极DSSC的制作及性能表征42-47
• 3.2.1 5cm~*7.5cm大面积钛基板光阳极DSSC的制作42-43
• 3.2.2 5cm~*7.5cm大面积钛基板光阳极DSSC表征43-47
• 3.3 5.4cm~*6.4cm大面积钛基板光阳极DSSC的制作及表征47-48
• 3.4 10.0cm~*10.0cm大面积钛基板光阳极DSSC的制作及表征48-49
• 3.5 膜厚对大面积钛基板光阳极DSSC的影响49
• 3.6 本章小结49-51
• 结论51-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-58

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