文档介绍：分类号:O649 单位代码:10110
学号:S20100147

染中北大学
料
敏
化硕士学位论文
太
阳
能
电染料敏化太阳能电池中光阳极和对电
池
中
光极的研究
阳
极
和
对
电
极
的
研
究硕士研究生辛冠琼

辛指导教师张学俊
冠
学科专业无机化学
琼

中
北
大

学
2013 年 3 月 25 日
图书分类号 O649 密级非密
UDC 546

硕士学位论文

染料敏化太阳能电池中光阳极和对电极的研究

辛冠琼

指导教师(姓名、职称) 张学俊副教授
申请学位级别理学硕士
专业名称无机化学
论文提交日期 2013 年 3 月 25 日
论文答辩日期 2013 年 5 月 25 日
学位授予日期年______月______日
论文评阅人薛亚奎曹清
答辩委员会主席李巧玲

2013 年 3 月 25 日
原创性声明

本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,
独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不
包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出
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中北大学学位论文
染料敏化太阳能电池中光阳极和对电极的研究
摘要
染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cells,DSSC)主要由染料、纳米多孔膜、
电解质和对电极所组成。通过改变各部分的性质,可以提高电池的光电转化效率。传统
的光阳极用的单层纳米颗粒 TiO2,不可避免会有纳米颗粒多孔薄膜空隙大,易于电解
质的渗透通过而导致固液界面的电荷复合;而对电极采用纯铂进行催化,纯铂对电解质
的催化效果好,但 Pt 是贵金属,价格昂贵。为了提高电池性能,本论文通过在光阳极
上增加致密隔离层、采用新型 Pt/石墨对电极材料来优化电池性能,并对光阳极和对电
极的结构及性质进行了表征,最后构建成电池,考察了不同结构光阳极和对电极对电池
性能的影响。主要内容如下:
1. 采用溶胶凝胶法结合粉末涂敷法和提拉法,制备了 TiO2 多孔薄膜、TiO2 致密薄
膜及多孔膜和致密膜结合构成的 TiO2 双层薄膜,通过 XRD、SEM、紫外可见吸收光谱、
循环伏安法对薄膜的物理、化学性质进行了研究。
2. 用乙二醇还原法将含量为 %,3%,5%,7%的铂负载于石墨上,制备了用于
DSSC 的 Pt/石墨复合对电极,用循环伏安法、XRD、SEM 对对电极的结构进行了考察,
表征了铂纳米粒子在石墨上的负载及其形貌。
3. 考察了不同染料在 TiO2 双层薄膜表面的吸附情况。组装电池,运用电化学工作
站、太阳光模拟器,考察了 Pt/石墨复合对电极中铂的负载量以及光阳极的致密薄膜对
DSSC 光电性能的影响。结果表明:光阳极致密薄膜能够有效抑制电荷复合,提高电池
光电压,光电转化率比未加致密层的电池高出 %;Pt/C 对电极在 Pt 含量仅为 3%时
电池的转化率与纯铂有相近的光电转化率,Pt 含量为 5%时达到最高,从而达到节省单
位面积 Pt 的用量同时也不降低催化能力的目的;以双层薄膜为光阳极,Pt5/C 为对电极,
分别来取代单层多孔薄膜光阳极和石墨对电极,三种染料 APC、PPC 和 QPC 的光电转
化率比分别增加了 169%,174%和 148%。
关键词:染料敏化太阳能电池;双层 TiO2 薄膜;致密 TiO2 薄膜;Pt/C 复合对电极
中北大学学位论文
The Study on Anode and Counter Electrode of
Dye-sensitized Solar Cells
Abstract
Dye-sensitized solar cells(DSSC) consists of a dye-adsorbed nanoporou