染料敏化太陽能電池新型對電極的制備及研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSSC)因其理論光電轉(zhuǎn)換效率高、成本低廉、制備工藝簡單等優(yōu)點引起了學(xué)術(shù)界及工業(yè)界極大的研究興趣，成為近些年的研究熱點。而對電極是染料敏化太陽能電池的重要組成部分，其催化活性、導(dǎo)電能力、化學(xué)穩(wěn)定性等方面的性能很大程度上決定了電池的光伏性能。鉑金屬因其優(yōu)良的催化活性和導(dǎo)電性，成為最常用的對電極材料，但是由于鉑金屬的儲量低、價格昂貴，而且在I-/I3-電解質(zhì)體系中容易被腐蝕，制約了DSSC的產(chǎn)業(yè)化。為了探索價格低廉且性能

2、優(yōu)良的對電極材料，本論文試圖將石墨烯與過渡金屬硒化物復(fù)合，作為對電極材料應(yīng)用到DSSC中。主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　?。ㄒ唬┎捎酶倪M(jìn)的Hummers法制備了氧化石墨烯，在導(dǎo)電玻璃FTO上制得石墨烯導(dǎo)電薄膜作為染料敏化太陽能電池的對電極。掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)顯示制得的石墨烯表面有許多層次鮮明的褶皺，可以增大與電解質(zhì)的接觸面積。對比石墨烯對電極和鉑對電極的電化學(xué)阻抗參數(shù)，發(fā)現(xiàn)單純的石墨烯作為對電極材料

3、在I-/I3-電解質(zhì)中對I3-的催化性能與鉑之間還有一定的差距。石墨烯基DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率為5.24％，是鉑基DSSC的61.5％。
　　（二）利用改進(jìn)的Hummers法制備的氧化石墨烯，通過水熱法制備了FeSe2/rGO復(fù)合材料，并首次將其作為染料敏化太陽能電池的對電極材料。X射線衍射(XRD)分析表明合成的FeSe2是純相的，SEM照片和TEM照片顯示FeSe2納米棒成功負(fù)載到石墨烯的表面，同時FeSe2很高的結(jié)晶度。循環(huán)

4、伏安測試、電化學(xué)阻抗測試、塔菲爾測試表明FeSe2/rGO對電極具有很好的導(dǎo)電性和催化活性，在I-/I3-電解質(zhì)中對I3-的電催化性能要優(yōu)于Pt對電極、FeSe2對電極和rGO對電極。光電流密度-電壓(J-V)曲線測試表明基于FeSe2/rGO對電極的DSSC的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了8.90％，相比基于鉑對電極的DSSC提高了4.46％。同時連續(xù)循環(huán)伏安測試表明FeSe2/rGO對電極在I-/I3-電解質(zhì)中比Pt對電極有更好的穩(wěn)定性。

5、>　?。ㄈ┩ㄟ^水熱法制備了NiSe2/rGO復(fù)合材料，利用旋涂法制備得到NiSe2/rGO導(dǎo)電薄膜作為染料敏化太陽能電池的對電極。SEM照片顯示合成的NiSe2成納米球狀，通過TEM照片進(jìn)一步分析得到NiSe2納米球由納米顆粒組成。由于NiSe2納米球和納米顆粒的存在增大了石墨烯片間的距離，從而形成介孔結(jié)構(gòu)，極大的增加了NiSe2/rGO對電極與電解質(zhì)的接觸面積。根據(jù)對電極的電化學(xué)測試以及DSSC的光伏性能表征結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，相比鉑對