鎳基纖維染料敏化太陽能電池的制備研究.pdf

1、太陽能作為一種低成本、可再生的綠色能源,有望替代化石能源成為世界性能源。作為第三代太陽能電池的染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cell,DSSC),具有原料豐富、工藝簡單、成本低廉等優(yōu)點,已成為太陽能電池的研究熱點。傳統(tǒng)硬質(zhì)平板DSSC受空間限制大,抗外力能力不足,制約了電池多樣性設計及大面積電池模塊的運輸、安裝及使用。近年來,一種新型纖維DSSC受到廣泛關注。它以導電纖維為工作電極基底,通過纏繞或編織方式

2、組裝成器件。該電池柔性可編織的特性,極大地方便了太陽能電池的應用。
　　纖維DSSC首次引入了高曲率的電極基底,而其導致的復雜結構應變給器件優(yōu)化及其內(nèi)部工作機理研究帶來了新挑戰(zhàn),同時也將電極基底由傳統(tǒng)的鈦、不銹鋼等拓展至更寬泛的材料范圍。研究基于無應變理想結構提出了液態(tài)纖維DSSC電池的等效電路模型。在已建立的等效模型指導下,進而通過電鍍和化學鍍,分別在導電材料和不導電材料表面沉積,制備了低成本無ITO的Ni基復合纖維電極,并首次

3、將其應用于纖維DSSC,從而避免了Ti、Fe等金屬成型需要高溫以及難以與其它纖維復合等缺點。研究內(nèi)容主要包括以下幾點:
　　①研究基于無應變理想結構提出液態(tài)纖維DSSC器件的理想等效電路模型。結果表明:與模型推導一致,纖維DSSC電解液層傳輸性質(zhì)與平板器件相似。與平板器件不同,低頻下實部阻抗隨TiO2薄膜厚度的增加呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。相關研究結果給纖維DSSC電池性能的進一步優(yōu)化提供理論指導;
　?、谘芯客ㄟ^電鍍在金屬導

4、電纖維上沉積出鎳基復合纖維基底,應用于纖維DSSC。研究發(fā)現(xiàn):Ni層形貌以及ZnO納米棒陣列結構對性能有較大影響。當電壓=3.7V且[Zn2+]=0.05 M時,所得ZnO基纖維光陽極性能與傳統(tǒng)的Ti絲、不銹鋼絲相當。類似技術有助于開發(fā)系列纖維DSSC領域極具應用前景的基底材料;
　　③研究通過化學鍍在不導電纖維,網(wǎng)狀和靜脈結構表面制備得鍍鎳基底,應用于纖維DSSC。研究發(fā)現(xiàn):Ni/聚合物復合光陽極性能與傳統(tǒng)Fe和 Ti電極相當。