染料敏化太陽能電池的高效化與耐久性研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized solar cell，DSC)被稱為第三代太陽能電池，具有光電轉換效率高、制備工藝簡單、成本低、原料豐富及環(huán)境友好等優(yōu)點，引起了研究者的廣泛關注。目前，基于金屬釕聯(lián)吡啶配合物染料、I3-/I-有機溶劑液態(tài)電解質的小面積DSC的光電轉換效率已達11％，大面積DSC也獲得了超過9％的光電轉換效率。然而，由于有機溶劑電解質容易揮發(fā)，造成電池容易泄露，從而引起DSC光電性能下降。為了解決這些問題

2、，開發(fā)高效的準固態(tài)電解質和不含有機溶劑的離子液體電解質十分必要。本文主要對準固態(tài)及離子液體電解質進行深入的研究。
　　為了提高聚合物準固態(tài)電解質與光陽極的界面接觸，增強電解質對光陽極的浸潤性，我們采用了在極性溶劑中具有較好溶解性和較高粘度的聚醋酸乙烯酯(PVAc)及具有優(yōu)異吸液能力和溶解性的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)進行共聚，并制備了基于乙腈(ACN)和3-甲氧基丙腈(MPN)為溶劑的全新準固態(tài)電解質（也可稱為聚合物凝膠電解質，

3、簡稱PGE）。優(yōu)化了電解質中共聚物添加量，考察了TiO2納米粒子的引入對電解質性能的影響。使用ACN溶劑的添加有5wt％ TiO2納米粒子的準固態(tài)電解質的DSC，獲得了9.40％的光電轉換效率，達到了相同條件下ACN溶劑液態(tài)電解質DSC性能的96.8％。1000 h光照后，準固態(tài)電解質DSC能保持起始效率的96.7％，顯示出了優(yōu)越的長期耐久性。隨后，通過采用絲網(wǎng)印刷法，將準固態(tài)電解質應用到大面積并聯(lián)DSC中，獲得了高于4％的光電轉換效率

4、。
　　在現(xiàn)有的大面積DSC制作工藝下，準固態(tài)電解質效率雖然較高，但其不易封裝，因此應用受到限制。離子液體作為一種綠色溶劑具有不易揮發(fā)、較好的化學穩(wěn)定性、較寬的電化學窗口等優(yōu)點，而且可以通過真空灌裝，非常適合用來制作大面積并聯(lián)DSC。本文采用PMII/EMISCN二元離子液體電解質進行制作大面積DSC，考察了影響大面積DSC光電轉換效率的各個因素。在最優(yōu)條件下，最高效率超過了4％，實現(xiàn)了電池的高效化。分別考察了在室外光照和加熱冷凍