染料敏化太陽能電池用聚苯胺-石墨-炭黑復(fù)合對電極的制備與性能研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池是近些年發(fā)展起來的一種新型太陽能電池，他以其他太陽能電池?zé)o可比擬的優(yōu)勢而備受人們關(guān)注。本文在室溫條件下，引入一種具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚苯胺為催化材料，以導(dǎo)電石墨為填充材料，炭黑顆粒附著在導(dǎo)電聚苯胺的枝狀長鏈上提高對電極的催化活性，并對三者進(jìn)行簡單的機(jī)械共混后絲網(wǎng)印刷在FTO導(dǎo)電面上，成功制備了聚苯胺/石墨/炭黑復(fù)合對電極。主要解決對電極催化活性和導(dǎo)電特性不能有效兼顧，制作工藝復(fù)雜的問題。掃描電鏡(SEM)結(jié)果表示，通過三

2、者簡單的機(jī)械共混后，導(dǎo)電聚苯胺的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)依然存在，石墨的加入有效填充了聚苯胺之間的空隙，使聚苯胺的各枝鏈充分連接起來形成良好的通路，降低了電子被復(fù)合的機(jī)會，有效抑制了暗電流的產(chǎn)生，適量炭黑的加入粘附在了聚苯胺的枝狀長鏈上，以其自身的催化特性為I3-/I-氧化還原電對提供更多、更有效的催化活性枝點(diǎn)，增強(qiáng)了聚苯胺/石墨/炭黑復(fù)合對電極的催化能力。
　　將此復(fù)合對電極應(yīng)用到染料敏化太陽能電池中，并對不同對電極組裝成的電池進(jìn)行了光電性能測

3、試，測試結(jié)果表明，當(dāng)聚苯胺、石墨、炭黑的質(zhì)量比為9∶1∶0.2時(shí)制備的復(fù)合對電極組裝成的電池具有最高的光電轉(zhuǎn)化效率，達(dá)到了8.8％，是同等條件下傳統(tǒng)鉑電極的127％。開路電壓和短路電流密度分別達(dá)到了0.74V和23.23mA/cm2。因此，聚苯胺/石墨/炭黑復(fù)合對電極是替代傳統(tǒng)鉑對電極的一個(gè)很好選擇。
　　在上述的基礎(chǔ)上，以聚苯胺、石墨、炭黑的質(zhì)量比為9∶1∶0.2的復(fù)合對電極組裝成的DSSCs為試樣，探索了制備聚苯胺/石墨/炭黑

4、復(fù)合對電極的最優(yōu)工藝參數(shù)和手段。結(jié)果表明，熱處理溫度過高會破壞復(fù)合對電極薄膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響對電極的導(dǎo)電性和催化活性。合適范圍內(nèi)的熱處理時(shí)間對復(fù)合對電極的光電性能影響較小。乙基纖維素與聚乙烯吡咯烷酮相比，其比較難溶解，而且溶解后性能不太穩(wěn)定，容易使?jié){料發(fā)生團(tuán)聚，從而使聚苯胺被包裹，影響對電極材料本身的催化活性和導(dǎo)電性，并且破壞了對電極材料的原有多孔結(jié)構(gòu)。絲網(wǎng)印刷法制備的復(fù)合對電極薄膜整體比較均勻，而且厚度單一、性能優(yōu)異，可以被人們大