文档介绍：分类号:O641 单位代码:10433
ne密级: 学号:Y1005157

山东理工大学
硕士学位论文

染料敏化太阳能电池炭对电极的研究
The research of carbon as counter electrode for
dye-sensitized solar cells

研究生:
王德龙
指导教师:
王桂强副教授
申请学位门类级别:
理学硕士
学科专业名称:
物理化学
研究方向:
光电化学
论文完成日期: 2013 年4 月15 日
独创性声明
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研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含
其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得山东理工大学或其它教
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何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

研究生签名: 时间: 年月日

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研究生签名: 时间: 年月日

导师签名: 时间: 年月日
山东理工大学硕士学位论文摘要
摘要
染料敏化太阳能电池是新一代非硅基太阳能电池,具有低成本、制备工艺简
单、较高的光电转化效率等优点。采用 Pt 作为对电极,电池的光电转化效率已经
超过 12%,但是因为 Pt 是贵重金属,会大大增加电池的成本,给染料敏化太阳能
电池的应用增加了困难,研究新型的对电极材料是当今的工作重点。本文用生物
质制备多级孔炭和模板法合成氮掺杂有序介孔炭,并对制备的对电极电化学性能
进行了研究。
以废弃稻壳为原料,通过 HF 处理天然硅模板得到介孔,再用 KOH 活化得到
具有很大比表面积的多级孔的炭材料。用 N2 吸附仪、透射电子显微镜、X 射线衍
射分析样品,结果表明样品是介孔与微孔相互连接相通的多级孔结构。用多级孔
炭制备为对电极,并进行循环伏安、交流阻抗和 Tafel 测试,结果表明电极材料有
很高的电化学催化活性、很小的电荷跃迁电阻和很大的电极表面交换电流。用稻
壳多孔炭对电极组装成的染料敏化太阳能电池的光电转化效率达到 %,是同等
条件下 Pt 转化效率的 %。
用模板法制备氮掺杂介孔炭,用 N2 吸附仪和扫描电子显微镜可以看到样品为
高度有序且有较大比表面积的氮掺杂介孔炭。通过进行循环伏安、交流阻抗和 Tafel
测试,表明氮元素的引入使氮掺杂介孔炭对电极的电化学催化性能大大增加。用
氮掺杂介孔炭对电极组装成的染料敏化太阳能的转化效率达到 %,比同等组装
条件下的 Pt 对电极高出了 %。

关键词:染料敏化太阳能电池;低成本;对电极;多级孔炭材料;氮掺杂介孔炭

I
山东理工大学硕士学位论文 Abstract
Abstract
Dye-sensitized solar cells is a new generation of solar cells, the advantages is
low cost, simple preparation process, high photoelectric conversion efficiency, etc.
Using Pt as the electrode, which photoelectric conversion efficiency is over 12%,
while the Pt is precious metals that will greatly increase the cost of the battery, lead
huge difficulties of application ,so the new type of electrode material is the priority.
The preparation of hierarchical porous carbon and synthetic nitrogen doped
mesoporous carbon are prepared for electrodes,