染料敏化太陽能電池用聚苯胺-石墨-炭黑復合對電極的制備與性能研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池是近些年發(fā)展起來的一種新型太陽能電池，他以其他太陽能電池無可比擬的優(yōu)勢而備受人們關注。本文在室溫條件下，引入一種具有網狀結構的導電聚苯胺為催化材料，以導電石墨為填充材料，炭黑顆粒附著在導電聚苯胺的枝狀長鏈上提高對電極的催化活性，并對三者進行簡單的機械共混后絲網印刷在FTO導電面上，成功制備了聚苯胺/石墨/炭黑復合對電極。主要解決對電極催化活性和導電特性不能有效兼顧，制作工藝復雜的問題。掃描電鏡(SEM)結果表示，通過三

2、者簡單的機械共混后，導電聚苯胺的網狀結構依然存在，石墨的加入有效填充了聚苯胺之間的空隙，使聚苯胺的各枝鏈充分連接起來形成良好的通路，降低了電子被復合的機會，有效抑制了暗電流的產生，適量炭黑的加入粘附在了聚苯胺的枝狀長鏈上，以其自身的催化特性為I3-/I-氧化還原電對提供更多、更有效的催化活性枝點，增強了聚苯胺/石墨/炭黑復合對電極的催化能力。
　　將此復合對電極應用到染料敏化太陽能電池中，并對不同對電極組裝成的電池進行了光電性能測

3、試，測試結果表明，當聚苯胺、石墨、炭黑的質量比為9∶1∶0.2時制備的復合對電極組裝成的電池具有最高的光電轉化效率，達到了8.8％，是同等條件下傳統(tǒng)鉑電極的127％。開路電壓和短路電流密度分別達到了0.74V和23.23mA/cm2。因此，聚苯胺/石墨/炭黑復合對電極是替代傳統(tǒng)鉑對電極的一個很好選擇。
　　在上述的基礎上，以聚苯胺、石墨、炭黑的質量比為9∶1∶0.2的復合對電極組裝成的DSSCs為試樣，探索了制備聚苯胺/石墨/炭黑

4、復合對電極的最優(yōu)工藝參數和手段。結果表明，熱處理溫度過高會破壞復合對電極薄膜的內部結構，進而影響對電極的導電性和催化活性。合適范圍內的熱處理時間對復合對電極的光電性能影響較小。乙基纖維素與聚乙烯吡咯烷酮相比，其比較難溶解，而且溶解后性能不太穩(wěn)定，容易使?jié){料發(fā)生團聚，從而使聚苯胺被包裹，影響對電極材料本身的催化活性和導電性，并且破壞了對電極材料的原有多孔結構。絲網印刷法制備的復合對電極薄膜整體比較均勻，而且厚度單一、性能優(yōu)異，可以被人們大