文档介绍：河北工业大学
硕士学位论文
染料敏化太阳能电池碳对电极的研究
姓名:卫艳双
申请学位级别:硕士
专业:化学工艺
指导教师:任铁真
2011-06
河北工业大学硕士学位论文
染料敏化太阳能电池碳对电极的研究
摘要
染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cell,DSSC)一直是最近几年人们研究的
热点。这种太阳能电池材料便宜、制备工艺简单、成本低、理论转换效率高,具有很大的
发展空间和很好的产业化前景。对电极是 DSSC 的重要组成部分,目前实验室大部分还是
采用 Pt 作为对电极,但是昂贵的 Pt 增加了 DSSC 的成本,有限的 Pt 资源限制了 DSSC
的大规模生产和使用,因此,开发高催化活性、低成本、低面电阻的碳对电极是未来对电
极发展的方向。
本论文制备了一种应用于DSSC对电极的新型碳材料——膨胀石墨。以膨胀石墨作为
载体,分别按照质量比为 1:0、2:1、1:1、1:2、0:1 复合不同的碳材料(5B铅笔芯末、乙
炔黑、多壁碳纳米管)来提高其导电性和催化活性,采用涂覆的方法制成对电极,运用吸
附了染料N719 的商业P25 TiO2作为光阳极,离子液体电解液作为电池的电解质来组装
DSSC电池,并讨论其光电转换性能。采用光强为 25W/m2的绿光和 75W/m2的白色发光二
极管作为光源,使用德国Zahner IM6ex电化学工作站和CIMPS-2 光电测试系统测量电池的
I-V特性曲线。实验结果显示,复合了其它碳材料的DSSC的光电性能很好,在白光照射下
转换效率最高能够达到 %,要远优于同等条件下的Pt对电极DSSC。
研究结果表明,膨胀石墨确实是一种理想的新型 DSSC 碳对电极材料,它的廉价、耐
腐蚀和制备工艺简单等优点,对 DSSC 实用化的研究具有重要的意义。
关键词:染料敏化,太阳能电池,膨胀石墨,碳对电极
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染料敏化太阳能电池碳对电极的研究
STUDY ON THE CARBON COUNTER ELECTRODE
USED IN DYE-SENSITIZED SOLAR CELL
ABSTRACT
Dye-sensitized solar cell (DSSC) has been attracting considerable attention of the
researchers in the world for their simple preparation procedure, low cost and high photovoltaic
conversion efficiency. The counter electrode is one of the most important parts in DSSC.
Although currently many investigators use the platinum as the counter electrode, the expensive
Pt enhances the cost of the DSSC and the limited Pt sources restrict the extensive application of
the large solar conversion systems. So it is desirable to develop cheap and high catalytic activity
carbon materials to be the counter electrode.
In this thesis, we prepared a kind of new carbon material-expanded graphite (EG) used as
counter electrodes for the DSSC. The morphology and structure of EG was characterized by
SEM, X-ray diffraction, and N2 adsorption. EG was used to the counter electrode with addition
of different carbon materials(5B pencil-core powder, acetylene black, carbon nanotubes), which
was discussed f