磁控濺射法制備染料敏化太陽能電池非鉑對電極.pdf

1、在染料敏化太陽能電池（DSSCs）體系中，對電極負(fù)責(zé)收集回傳電子并催化電解質(zhì)中氧化態(tài)的還原，其性能優(yōu)劣會直接影響整個(gè)電池體系的最終表現(xiàn)。傳統(tǒng)使用的對電極材料是貴金屬Pt。盡管Pt性能優(yōu)良，但其高昂的價(jià)格和有限的資源儲備極大地限制了其應(yīng)用發(fā)展。因此，研究價(jià)格低廉、性能優(yōu)良的非鉑對電極材料具有重要現(xiàn)實(shí)意義。本文致力于制備廉價(jià)的非鉑對電極材料，探索材料結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，并分析電極表面發(fā)生的動力學(xué)機(jī)制。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用

2、磁控濺射法，并結(jié)合后繼熱處理，制備一系列常規(guī)金屬Ni、Mo、W薄膜電極?？疾熘苽錀l件對電極形貌、結(jié)構(gòu)等基本特征的影響，并進(jìn)一步探究制備條件和基本特征對電極電化學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，適宜的熱處理能夠促進(jìn)膜電極材料的結(jié)構(gòu)重整，提高其結(jié)晶度。Ni、Mo、W金屬薄膜電極等最佳熱處理溫度分別為450℃、450℃、500℃。Ni-450、Mo-450和W-500相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換效率分別為6.88％、3.62%和3.40%，其中Ni電極和Pt電極的性

3、能相當(dāng)。電化學(xué)阻抗測試表明，Ni-450具有最佳的本征電催化活性和離子擴(kuò)散性能。該研究結(jié)果為采用常規(guī)過渡金屬取代Pt提供了理論基礎(chǔ)。⑵采用磁控濺射法制備CNx透明對電極。研究熱處理前后膜電極表面結(jié)構(gòu)形貌的變化，及對電池相應(yīng)的電化學(xué)性能的影響。研究表明，500℃熱處理?xiàng)l件下，CNx膜電極光電效率最優(yōu)。熱處理后，sp2-C所結(jié)合的N原子顯著地減少，引起CNx薄膜結(jié)構(gòu)重整，有利于更多活性位點(diǎn)的生成；熱處理后，CNx膜中sp3 C-N和 sp2