【摘要】： 本論文介紹了本體異質結型聚合物太陽能電池(PSCs)器件和染料敏化太陽能電池(DSSCs)對電極的最新進展。本體異質結型聚合物太陽能電池的給體與受體的界面形態是影響能量轉換效率的一個重要因素。因此,本論文研究了光活性層的相態結構與聚合物PSCs器件的光伏性能之間的關系,同時制備了效率相對較高的雙給體聚合物太陽能電池器件。對電極是影響染料敏化太陽能電池光電轉換效率以及制備成本的關鍵因素之一,但是昂貴的鉑對電極限制了DSSCs的大規模應用,為此,本研究制備出了高效的柔性炭氣凝膠對電極以取代鉑對電極。其主要研究內容如下: 1.制備并優化了以(苯乙撐-三噻吩)共聚物為給體,PCBM為受體的聚合物太陽能電池器件,并研究了給體與受體在不同比例混合時的活性層的微相分離結構;以具有給電子支鏈的聚合物和吸電子支鏈的聚合物共同作為電子給體材料,用于制備PSCs器件,以提高激子的壽命和傳輸長度,從而提高PSCs的光電轉換效率。結果表明,以單一聚合物制備的器件的能量轉換效率分別為1.75%和1.49%,而以兩種聚合物同時作為給體的器件,在沒有經過高溫退火的條件下,其能量轉換效率效率達到了1.97%。 2.分別以炭氣凝膠、炭黑和活性炭在不銹鋼網基底上制備了柔性的染料敏化太陽能電池對電極,通過掃描電鏡、比表面積、孔徑分布、電化學阻抗和光伏性能測試來研究對電極的光物理與光化學性質。結果表明,具有較高比表面積的中孔炭氣凝膠具有遠比炭材料如炭黑、石墨等更好的催化還原活性,其催化活性甚至還超過了比表面積是兩倍于炭氣凝膠的活性炭制備的對電極,這說明炭氣凝膠的中孔結構和高孔隙率更有利于I_3~-在電解質和對電極界面處的擴散,從而提高I_3~-在對電極上的還原速度。在相同實驗條件下,以鉑對電極制備的DSSCs的能量轉換效率為9.14%,開路電壓為0.74V,而以炭氣凝膠對電極制備的DSSCs的能量轉換效率為9.43%,開路電壓達到了0.84V。這表明炭氣凝膠柔性對電極在染料敏化太陽能電池中有著很好的潛在應用前景。 【關鍵詞】：關聚合物太陽能電池 染料敏化太陽能電池 柔性對電極 炭氣凝膠 光伏性能
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-28
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 染料敏化太陽能電池( DSSCs)的研究進展10-18
• 1.2.1 染料敏化太陽能電池的結構和工作原理10-11
• 1.2.2 影響染料敏化太陽能電池能量轉換效率的因素11-13
• 1.2.3 對電極材料的研究進展13-18
• 1.2.3.1 鉑對電極14-15
• 1.2.3.2 聚合物對電極15-16
• 1.2.3.3 炭對電極16-18
• 1.3 聚合物太陽能電池(PSCs)的研究進展18-26
• 1.3.1 聚合物太陽能電池的器件結構和工作原理18-20
• 1.3.1.1 單層結構18
• 1.3.1.2 電子給體/受體(D/A) 雙層結構18-19
• 1.3.1.3 本體異質結結構(Bulk-heterojunction)19
• 1.3.1.4 聚合物太陽能電池的工作原理19-20
• 1.3.2 影響聚合物太陽能電池能量轉換效率的因素20-22
• 1.3.3 聚合物太陽能電池常見的材料22-24
• 1.3.3.1 電極材料22-23
• 1.3.3.2 聚合物電子給體材料23-24
• 1.3.3.3 聚合物電子受體材料24
• 1.3.4 提高聚合物太陽能電池性能的工藝24-26
• 1.4 本論文的設計思想與內容26-28
• 第2章 基于三苯胺側鏈的苯乙撐-三噻吩共聚物的PSCs 器件的制備與性能研究28-40
• 2.1 引言28-29
• 2.2 實驗部分29-31
• 2.2.1 儀器與試劑29-30
• 2.2.1.1 實驗儀器及測試條件29
• 2.2.1.2 主要試劑與材料29-30
• 2.2.2 聚合物太陽能電池器件的制備30-31
• 2.2.2.1 ITO 的刻蝕30
• 2.2.2.2 ITO 的清洗過程30
• 2.2.2.3 ITO 玻璃片表面處理30-31
• 2.2.2.4 PEDOT: PSS 層的旋涂31
• 2.2.2.5 活性層的旋涂31
• 2.2.2.6 金屬的陰極蒸鍍31
• 2.3 結果與討論31-39
• 2.3.1 給體與受體不同比例的光伏性能比較31-33
• 2.3.2 給體與受體不同比例活性層表面形貌的分析33-36
• 2.3.3 Polymer: Polymer: PCBM 器件結構的光伏性能研究36-38
• 2.3.4 Polymer: Polymer: PCBM 活性層的表面形貌分析38-39
• 2.4 本章小結39-40
• 第3章 DSSCs 柔性炭氣凝膠對電極的制備與性能研究40-57
• 3.1 引言40
• 3.2 實驗部分40-43
• 3.2.1 儀器與試劑40-41
• 3.2.1.1 實驗儀器及測試條40-41
• 3.2.1.2 主要試劑41
• 3.2.2 染料敏化太陽能電池器件的制備41-43
• 3.2.2.1 Ti0_2 光陽極的制備41-42
• 3.2.2.2 基于各種炭材料對電極的制備42-43
• 3.3 數據分析與討論43-56
• 3.3.1 基于 ITO 的不同炭材料對電極的光伏性能比較43-46
• 3.3.2 基于不同柔性基底的炭氣凝膠對電極的光伏性能比較46-48
• 3.3.3 基于不銹鋼網為基底的不同炭對電極的光伏性能比較48-56
• 3.3.3.1 三種對電極的 SEM 圖48-50
• 3.3.3.2 三種材料的孔徑分布測定50-51
• 3.3.3.3 對電極的電化學阻抗分析51-52
• 3.3.3.4 對電極材料的光伏性能研究52-54
• 3.3.3.5 炭氣凝膠對電極的活性面積研究54-55
• 3.3.3.6 炭氣凝膠對電極的穩定性測試55-56
• 3.4 本章小結56-57
• 總結與展望57-58
• 參考文獻58-64
• 致謝64-65
• 附錄(攻讀碩士學位期間發表論文目錄)65

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