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染料敏化太阳电池准固态电解质的研究

作　者: 刘广陆
导　师: 杨瑞霞；蔡宁
学　校: 河北工业大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 染料敏化太阳电池 电解质 准固态 离子电导率 光电性能
分类号: TM914.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要


太阳能作为一种可再生新能源,被认为是21世纪最重要的新能源之一。以半导体材料硅为代表的太阳电池首先得到蓬勃发展。但其制作工艺复杂,成本较高。染料敏化太阳电池是基于纳米技术发展起来的一种新型太阳电池,这种电池成本低,制备工艺简单,被认为是最有应用前景的太阳电池之一。本论文提出了一种制备染料敏化太阳电池用准固态电解质新方法——混合溶剂法。系统研究了三个电解质体系中各个组分、添加剂以及其他因素对电解质离子电导率及太阳电池光电性能的影响。具体研究内容如下:(1)利用乙醇和丙酮(代替毒性较大的乙腈或3-甲氧基丙腈等)分别作为溶剂,使用聚偏氟乙烯做胶凝剂成功制备了准固态电解质,并且介绍了用该电解质组装染料敏化太阳电池的完整制作过程。使用这种方法——混合溶剂法制备的准固态电解质低毒环保、制作过程简单、性能稳定。(2)研究了聚偏氟乙烯/KI+I2体系的准固态电解质各组分对电解质及太阳电池性能的影响。在分析电解质离子电导率和太阳电池光电性能测试结果的基础上,优化了电解质各种成分的配比,获得了性能较好的准固态电解质。该体系的准固态电解质离子电导率较高,组装的的太阳电池性能比较稳定,但太阳电池的光电转换效率较低。(3)研究了聚偏氟乙烯/LiI+I2体系的准固态电解质各组分和环境温度对电解质及太阳电池性能的影响。在分析电解质离子电导率和太阳电池光电性能测试结果的基础上,优化了电解质各种成分的配比,获得了性能较好的准固态电解质。该体系的准固态电解质离子电导率为7.6×10-3S/cm,组装的太阳电池最高光电转换效率达2.43%。(4)对聚偏氟乙烯/KI+I2体系的电解质使用纳米TiO2、纳米Al2O3改性,初步研究了这两种纳米粒子对聚合物电解质体系和太阳电池性能的影响。经过改性的聚偏氟乙烯/KI+I2体系的准固态电解质性能得到改善,利用该电解质组装的太阳电池光电转换效率也有相应提高。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-15
  §1-1 引言  8
  §1-2 太阳电池分类和研究现状  8-14
    1-2-1 硅基太阳电池  9-10
    1-2-2 化合物半导体电池  10
    1-2-3 有机太阳电池  10
    1-2-4 染料敏化太阳电池  10-14
  §1-3 研究内容和意义  14-15
第二章实验方法与性能表征  15-22
  §2-1 引言  15
  §2-2 实验材料与所用仪器  15-16
    2-2-１实验材料  15
    2-2-2 所用仪器  15-16
  §2-3 准固态电解质的制备  16
  §2-4 纳米多孔TiO_2电极的制备  16-17
  §2-5 敏化染料的配制与对电极的制备  17
  §2-6 电池的组装  17-18
  §2-7 性能表征  18-20
    2-7-1 离子电导率  18-19
    2-7-2 准固态染料敏化太阳电池性能指标与测试方法  19-20
    2-7-3 SEM 和TG 分析  20
  §2-8小结  20-22
第三章聚偏氟乙烯/KI+I_2 体系准固态电解质的研究  22-33
  §3-1引言  22
  §3-2实验部分  22-23
  §3-3 KI 含量对电解质电导率和电池光电性能的影响  23-25
  §3-4 I_2含量对电解质电导率和电池光电性能的影响  25-27
  §3-5 聚偏氟乙烯对电解质电导率和电池光电性能的影响  27-29
  §3-6 增塑剂碳酸丙烯酯对电解质电导率和电池光电性能的影响  29-30
  §3-7 增塑剂碳酸乙烯酯对电解质电导率和电池光电性能的影响  30-31
  §3-8准固态电解质稳定性研究  31-32
  §3-9 小结  32-33
第四章聚偏氟乙烯/LiI+I_2 体系准固态电解质的研究  33-44
  §4-1 引言  33
  §4-2 实验部分  33-34
  §4-3 LiI 对电解质离子电导率和电池光电性能的影响  34-35
  §4-4 I_2 对电解质离子电导率和电池光电性能的影响  35-36
  §4-5 PVDF 对电解质离子电导率和电池光电性能的影响  36-38
  §4-6 4-叔丁基吡啶对电解质离子电导率和电池光电性能的影响  38-40
  §4-7 测试温度对电解质和太阳电池性能的影响研究  40-42
  §4-8 准固态电解质有效面积对太阳电池光电性能影响的初步研究  42
  §4-9小结  42-44
第五章 纳米无机粒子杂化准固态电解质的研究  44-49
  §5-1引言  44
  §5-2实验部分  44-45
    5-2-1 准固态电解质的制备和电池组装  44
    5-2-2 电解质和电池性能的测试  44-45
  §5-3 纳米 TiO_2改性的准固态电解质及组装的太阳电池性能研究  45-46
  §5-4 纳米Al_2O_3改性的准固态电解质及组装的太阳电池性能研究  46-47
  §5-5 纳米 TiO_2做胶凝剂的准固态电解质及组装的太阳电池性能研究  47-48
  §5-6 小结  48-49
第六章 结论  49-50
参考文献  50-54
致谢  54-55
攻读学位期间所取得的相关科研成果  55

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 独立电源技术（直接发电） > 光电池 > 太阳能电池
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