透明導(dǎo)電纖維素薄膜的制備及其在染料敏化太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池是利用太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的電子器件，是目前人們利用清潔能源有效方法之一。透明導(dǎo)電基底作為電子器件核心部分，對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池性能起著重要的作用。因纖維素具有來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、可生物降解、可繞曲性等優(yōu)點(diǎn)，纖維素有望取代塑料、玻璃等材料，制備纖維素基底材料的新一代“綠色”電子器件將成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文以溶解漿為原料，采用NMMO（N-甲基嗎啉-N-氧化物）為溶劑，制備透明纖維素薄膜；并以透明薄膜為基底，通過(guò)磁控濺射

2、技術(shù)制備透明導(dǎo)電纖維素薄膜；以透明導(dǎo)電纖維素薄膜作為太陽(yáng)能電池的電極，制備染料敏化太陽(yáng)能電池。
　　分析纖維素的濃度、溶解時(shí)間、溶解溫度等因素對(duì)纖維素薄膜性質(zhì)的影響，優(yōu)化透明纖維素薄膜制備工藝。研究結(jié)果表明，在纖維素濃度為7％、溶解溫度110℃、凝固浴溫度25℃的為最佳制備工藝條件下，能制備出較高透光率和機(jī)械強(qiáng)度的纖維素薄膜，纖維素薄膜的透光率為85.4%，拉伸強(qiáng)度為36.9MPa，斷裂伸縮率為11.6%；在210℃以的高溫環(huán)境下

3、，纖維素薄膜仍具有良好的透光率和熱穩(wěn)定性；在酸性堿性環(huán)境下，纖維素薄膜具有較好的耐酸耐堿性能。
　　采用高真空磁控濺射技術(shù)將導(dǎo)電物質(zhì)銀（Ag）濺射至纖維素薄膜上，制備導(dǎo)電Ag/纖維素復(fù)合膜。結(jié)果表明，在濺射時(shí)間45s、濺射功率50W和濺射氬氣流量50sccm的最佳制備工藝條件下，Ag/纖維素復(fù)合膜具有良好的導(dǎo)電性能，方塊電阻低至7.8Ω/□，Ag/纖維素復(fù)合膜透光率偏低，可見(jiàn)光平均透光率為51.3%；由掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡

4、圖可知，Ag/纖維素復(fù)合膜是由島狀的Ag粒子緩慢地團(tuán)簇成致密的Ag層覆蓋至纖維素薄膜表面而形成的。
　　采用高真空磁控濺射技術(shù)，將ITO濺射至纖維素薄膜上，制備透明導(dǎo)電的ITO/纖維素復(fù)合膜。結(jié)果表明，在濺射時(shí)間3h、濺射功率110W、濺射壓強(qiáng)3Pa和濺射溫度120℃的最佳制備工藝條件下，ITO/纖維素復(fù)合膜具有良好的導(dǎo)電性能和高的透光率，方塊電阻低至10.5Ω/□，可見(jiàn)光平均透光率為72.8%；由掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡圖可

5、知，ITO/纖維素復(fù)合膜具有較好的致密性和平整度。與Ag/纖維素導(dǎo)電膜相比，ITO/纖維素導(dǎo)電膜具有良好的電學(xué)性能和光學(xué)性能，其性質(zhì)可滿(mǎn)足染料敏化太陽(yáng)能電池的基底要求。
　　以ITO/纖維素導(dǎo)電膜作為染料敏化太陽(yáng)能電池的光電極和對(duì)電極，建構(gòu)以N79作為染料的染料敏化太陽(yáng)能電池，分析染料敏化太陽(yáng)能電池的光電學(xué)性能。研究結(jié)果表明，利用ITO/纖維素導(dǎo)電膜作為光電極時(shí)，器件的光電轉(zhuǎn)換效率為1.1%、開(kāi)路電壓為0.67V、填充因子能為40