聚合物染料敏化剂及光阳极改性对染料敏化太阳能电池性能影响研究.pdf

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1、DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyFortheDegreeofMasterinAppliedChemistryEffectofPolymerDyeSensitizersandPhotoanodeModificationonthePhotovoltaicperformaceofDSSCSubmittedbyGengRuiSupervisedbyProf．LuSheng-liPⅣof．GaoJian—tongCollegeofCh

2、emicalEngineeringandMaterialScienceZhejiangUniversityofTechnologyHangzhou，P．R．ChinaApr,2014浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确

3、方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：日期：劢1悻泪zZ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。本人授权浙江工业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和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保划(请在以上相应方框内打“、J”)作者签名：酉t‰日期：加l斗年罗月zz日导师签名：≥

4、鸟M日期：弦¨年厂月2，L日浙江工业大学2014届硕士学位论文聚合物染料敏化剂及光阳极改性对染料敏化太阳能电池性能影响研究摘要染料敏化太阳能电池(DyeSensitizedSolarCell，DSSC)以其低成本的原料、光电转化率不受温度影响和制作工艺简单引起了人们广泛关注，目前所报道的光电转化效率已达12．3％，有希望代替硅系太阳能电池成为新一代实用型高性能太阳能电池。染料敏化剂和纳米多孔半导体薄膜是DSSC的重要组成部分，论文分别对它们进行了详细研究。选择5，8一二噻吩喹喔啉(A1Q1A1)、

5、5,7一二噻吩噻吩并吡嗪(A1Q2A1)及4，7．二噻吩苯并噻唑(DTBT)为电化学聚合单体，以四丁基六氟磷酸铵为电解质，采用三电极法对聚合单体分别进行均聚、无规共聚和嵌段共聚制得聚合物染料敏化剂。对于聚合物染料敏化剂，通过IR、UV-Vis及DSC等进行了表征，探讨了聚合方式、聚合方法、聚合时间及掺杂／脱掺杂电解质等因素对器件光伏性能的影响；结果表明器件性能最好的是A1Q1A1与A1Q2A1嵌段聚合的敏化剂，r1=O．066％。在电化学聚合反应中掺杂／脱掺杂TBAPF6电解质对器件性能也有一定影

6、响，脱掺杂电解质后器件性能提高2．3倍。分别采用水热法、浆料法及浸涂法合成ZnO层，制备-fTi02／ZnO复合光阳极，采用化学浴沉积法(CBD)制备了CdS量子点，探讨了CdS浙江工业大学2014届硕士学位论文量子点与N719染料对复合光阳极的共敏化作用。通过紫外光谱发现共敏化后光阳极的光吸收范围变宽，通过共敏化光阳极器件的电化学阻抗谱分析发现共敏化后器件内部电子寿命延长。将复合光阳极及共敏化光阳极应用于DSSC，发现采用浸涂法制备的复合光阳极器件性能最好，光电转化效率达3．14％；不同Ti02

7、层数及CdS吸附量对器件性能也有一定影响，最优的CdS／N719共敏化后器件的光电转化效率提高到3．36％。采用浸涂醋酸盐及氯化物溶液的浸涂法对光阳极进行改性。通过X射线光电子能谱及X射线衍射分析确定了通过浸涂醋酸盐及氯化物在光阳极表面形成了新的氧化物层。通过紫外光谱、电化学阻抗谱及器件暗电流测试表明改性后光阳极光吸收范围变宽，器件内部电子寿命因为新的氧化物层形成而增加，器件内部的暗反应得到一定的抑制。将改性的光阳极应用到DSSC中，分析了器件的光伏性能。在浸涂醋酸盐时，溶液浓度为0．005mol

8、／L相比于0．05mol／L器件性能更好；讨论了不同浸涂时间和各个浸涂物对器件性能的影响，发现浸涂醋酸镁及氯化锌器件光伏性能较好，光伏性能分别为rl=5．38％和rl=S41％。关键词：聚合物染料敏化剂，原位电化学聚合，复合光阳极，共敏化，改性，光伏性能浙江工业大学2014届硕士学位论文EFFECToFPoLYMERDYESENSITIZERSANDPHoToANoDEMoDIFICATIoNoNTHEPHoToVoI』TAICPERFORMANCEoFDSSCABSTRACTDy