sdsscs器件和氮掺杂炭气凝胶对电极制备和性能的研究

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1、PreparationandperformancesofSDSSCsdevicesandnitrogen-dopedcarbonaerogelcounterelectrodeCandidatePengTangSupervisorAssociateprofessorBinZhaoCollegeCollegeofChemistryProgramPolymerChemistryandPhysicsSpecializationFunctionalPolymerDegreeMasterofScienceUniversityXiangtanUniversityDateMay,2012湘潭大

2、学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存

3、和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要本论文对固态染料敏化太阳能电池（SDSSCs）器件和染料敏化太阳能电池（DSSCs）的基本结构、工作原理、发展近况以及亟待解决的问题进行了简要介绍。本论文探讨了SDSSCs的光阳极、聚合物空穴传输电解质、对电极的结构等部分的结构对器件光伏性能的影响，并对其机理做出了初步分析。在DSSCs中，炭气凝胶对电极催化性能良好、价格低廉、理化性质稳定的优点，因而表现出了取代铂对电极的潜质。本文设计并制备了不同氮含量的氮掺杂炭气凝胶，并研究了氮掺杂对于炭气凝胶对电极的催化性能和DSSCs的光电转换性能

4、的影响。本文主要研究内容如下：1、研究了TiO2纳米晶薄膜电极的厚度对于SDSSCs光电转换性能的影响规律。研究结果表明，经过TiCl4水溶液处理后，厚度在1.8μm的TiO2薄膜的光电转换效率最高。同时，我们研究了聚合物电解质膜的厚度和退火温度条件对于SDSSCs光电转换性能的影响规律。研究结果表明，聚合物电解质的厚度对于器件的开路电压（Voc）影响明显，SDSSCs的Voc随着聚合物电解质的厚度降低而呈现升高的趋势；以H1作为染料敏化剂，以P3HT作为聚合物空穴传输材料，在65℃的温度下退火，其SDSSCs器件的填充因子最高。2、设计并制备数种氮掺杂的炭气凝胶，通过研究，我

5、们发现氮的引入能增加炭气凝胶的孔体积，并且能使孔径分布更加集中。然而，随着氮含量的增加，基于不同氮掺杂炭气凝胶对电极的DSSCs的光伏性能反而出现了一定幅度的降低，这是因为氮原子的引入，使得非极性的PTFE粘结剂的粘连性能变差，导致氮掺杂炭气凝胶对电极的内部串联电阻和电荷转移电阻明显增大，因此导致器件的短路电流减小，器件的光伏性能下降。关键词：固态染料敏化太阳能电池；聚合物空穴传输材料；对电极；炭气凝胶；氮掺杂炭气凝胶IAbstractThebasicmechanism,workingprincipleandrecentprogressesofsolid-statedye-se

6、nsitizedsolarcells(SDSSCs)anddye-sensitizedsolarcells(DSSCs)arebrieflyintroducedinthedissertation.TheeffectsofnanocrystallineTiO2electrode,polymerichole-transportelectrolyte,andcounterelectrodeonthephotovoltaicperformanceofSDSSCshavebeenstudied.Carbonaerogelisafavorablecatalystcandidateforco

7、unterelectrodesofDSSCsbecauseoftheuniquefeaturessuchaslowcost,highelectrocatalyticactivityandflexibleproperties.Thenitrogen-dopedcarbonaerogelwithdifferentnitrogencontentswereprepared,andtheeffectsofthenitrogencontentsontheelectrocatalyticactivityo