TiO2光陽極的改性及串聯(lián)DSSCs應用于電解水的研究.pdf

1、目前，應對全球能源危機毫無疑問是我們這個時代的重大科學挑戰(zhàn)之一。研發(fā)低成本的清潔能源和可再生能源也已成為世界科學家和企業(yè)家關注的熱點。如何有效的開發(fā)和利用太陽能，并將其轉(zhuǎn)化為電能的過程是其中重要的一個研究方向。染料敏化太陽能電池(DSSC)具有低成本、環(huán)境友好等優(yōu)勢而備受關注;光陽極摻雜改性是一種行之有效的提高電池光電效率的方法。因此，本論文采用共價多孔材料(COP材料)來改性光陽極提高DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率，并將電池進行串聯(lián)，應用于電

2、解水產(chǎn)氫，為開發(fā)清潔、高效、綠色的氫能提供了一種新方法。
　　本研究的主要工作如下:
　　(1)首先，制備了具有銳鈦礦晶型的TiO2漿料，其粒徑約為20nm，另外，利用商用型銳鈦礦晶型的TiO2漿料，其粒徑約為200-900nm，設計了六種不同厚度、不同結構的的光陽極，封裝了DSSC，并測試其J-V特性。從測試結果來看，TiO2光陽極薄膜的厚度為26nm時，其結構含有三層電子傳輸層和一層散射層，DSSC得到了最高的PCE為8

3、.47％，其JSC為20.57mA/cm2，VOC為0.704V，F(xiàn)F為58.5％。
　　(2)采用Yamamoto偶合反應制備了COP-64粉末，采用物理法摻雜，將不同含量的COP-64粉末摻雜到TiO2漿料中，得到不同含量的COP-64@TiO2漿料，COP-64質(zhì)量梯度依次為0.0％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％。采用絲網(wǎng)印刷法制備了不同含量的COP-64@TiO2光陽極，進行J-V測試:電流密度隨著CO

4、P-64摻雜量呈先增大后減小的變化趨勢，而開路電壓，填充因子和光電轉(zhuǎn)化效率也出現(xiàn)同樣的規(guī)律。但當COP-64摻雜量為0.6％，得到一個較大光電轉(zhuǎn)化效率為9.97％，其JSC為22.56mA/cm2，VOC為0.68V，F(xiàn)F為62.3％，比沒有摻雜COP-64的DSSC光電性能提高27.3％。
　　(3)結合第三章的工作，制備了一批COP-64@TiO2的DSSC(COP-64:0.6％(wt))，對已制備好的DSSCs進行串聯(lián)電路

5、設計，并測試了兩塊、三塊串聯(lián)DSSCs的J-V曲線，單塊DSSC的PCE為9.83％，兩塊DSSC的PCE為9.40％，三塊DSSC的PCE為9.06％，隨著串聯(lián)DSSC的數(shù)量增加，串聯(lián)DSSC總的光電轉(zhuǎn)化效率在降低，開路電壓隨著串聯(lián)DSSC的數(shù)量增加，三塊串聯(lián)DSSC的開路為1.966V。短路電流密度隨著串聯(lián)DSSC的數(shù)量增加而減少，由單塊的22.96mA/cm2，減至兩塊11.55mA/cm2，三塊7.27mA/cm2。主要是因為光