二元离子液体染料敏化太阳能电池的性能研究

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2、？姓名梁忠诚教授导师；光学工程学科专业研究方向光通信与光信息处理王－学硕＿±申请学位类别，二〇—六生互恩论文提交日期接一南京邮电大学学位论文原创性声明＇木人卢Ｗ所Ｍ交的巧化论义足巧个人化导师指导下进ｔＴ的研作々取巧的圳化成来；‘｜尽巧所知．，除ｒ也中特別加Ｗ帖注和巧谢的地方外，论文中不包含巧他人己鲜化表诚撰引江的研化化张．，化小包含为狭待南京邮化火学或其它巧巧机构的学位或证１；町巧Ｗ过的材抖－ｎＸ化的巧山对本研巧所做的巧何巧献巧已化论义中作丫明滿的说叫并衷小与巧ｒ邮点ＩＪ论实－及涉，愿意承扣的巧伟。本人学化

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4、llBasedontheBinaryIonicLiquidElectrolyteThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByWuyangWangSupervisor:Prof.Zhong-chengLiangMay2016摘要染料敏化太阳能电池作为第三代新型薄膜太阳能电池的代表，已成为当前光电领域的研究热点。作为器件的重要组成部分，电解质承担着运输电荷的作用。尽管传统液态有机溶剂电解质具有低粘度，高扩散系数等优点，但光热稳定较差，从而影响了器

5、件的耐久性和长期稳定性。相比于传统有机溶剂，室温离子液体具有良好的热稳定性与化学稳定性等特点。因此，将离子液体作为新型有机溶剂应用于电解质，能够有效地提升电池的耐久性与长期稳定性。但另一方面，由于离子液体本身具有较高的黏度，导致了器件的光电转化效率普遍偏低。所以研究提升基于离子液体染料敏化太阳能电池的光电性能具有十分重要的意义。本文涉及的主要工作主要有以下三个部分：首先是在深入了解染料敏化太阳能电池工作原理的基础上，掌握现有实验室条件下标准器件的制作工艺，使标准器件的性能参数基本达到正常水平；再进一步结合实验条件，研究基于离子液体染料敏化太阳能电池的制备技术。然后，采用控制变量法，通过设置

6、实验对照组系统地研究了作为电解质溶剂的二元离子液体的不同体积配比，电解质添加剂浓度以及提供氧化还原对的碘单质浓度情况。通过上述系统地对二元室温离子液体电解质性能进行改性优化研究，以提高染料敏化太阳能电池的光电性能。研究结果发现：应用优化后电解质的器件的光电转化效率达到6.35％，最高可达6.63％。相较于此前基于该二元离子液体体系公开报道的器件最高效率5.37%，平均提高了18.2%。再针对改性优化过程中具有代表性的电解质及器件进行电化学阻抗谱，塔菲尔极化曲线，循环伏安扫描和入射单色光子-电子转化效率的表征，以分析导致器件效率提升的主要原因。通过分析表征的数据结果，可知器件效率的提升主要源

7、于器件整体内部阻抗的减小，从而进一步导致其短路电流提升。同时，对器件进行了耐久性测试。测试结果表明：利用改性后的电解质组装的器件仍保持较好的长期性能。这项工作表明：利用适当浓度的添加剂和碘单质对电解质进行改性，可有效且稳定地提升二元离子液体染料敏化太阳能电池的光电性能，为解决当前离子液体染料敏化太阳能电池普遍低效率问题提供了一种切实有效的途径。关键词:染料敏化太阳能电池，室温离子液体，电解质，氧化还原对，添加剂IAbst