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《华东师范大学》 2011年
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用于染料敏化太阳能电池的聚丙烯酸(酯)/聚乙二醇/I~-/I_3~-聚合物凝胶电解质的研究

张亮  
【摘要】:本论文主要研究了聚丙烯酸(酯)/聚乙二醇(PEG)/I-/I3聚合物凝胶电解质及其在染料敏化太阳能电池(DSSC)中的应用。主要研究内容如下: 制备新型聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)/聚乙二醇400/I-/I3-(P(MMA-BA)/PEG400/I-/I3-)聚合物凝胶电解质。基于该凝胶电解质的DSSC的光伏转换效率η=0.91%(0.16cm2,AM 1.5,100 mW.cm-2)。 制备了新型聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)/聚乙二醇400/I-/I3-(P(MMA-BA-MAA)/PEG400/I-/I3-)聚合物凝胶电解质。优化后的聚合物凝胶电解质组分为:20 wt.%P(MMA-BA-MAA)/PEG400,0.6 mol/L NaI,0.06 mol/L I2,溶剂为γ-丁内酯(GBL);30℃时电导率达到3.12 mS.cm-1。优化后DSSC的η=3.63%(0.16cm2,AM 1.5,100mW.cm-2)和2.10%(0.36cm2, AM 1.5,100 mW.cm-2),与相应的基于液体电解质DSSC的η相当,η=3.83%(0.16cm2)和2.23%(0.36cm2)。 发现对基于液体电解质DSSC的η有促进作用的电解质添加剂叔丁基吡啶(TBP)、吡啶(PY)、异硫氰酸胍(GuSCN),对P(MMA-BA-MAA)/PEG400/NaI/I2聚合物凝胶电解质存在不同的效果,这归因于聚合物凝胶电解质中存在离子键和氢键作用。发现TBP和GuSCN对η有抑制作用,而PY对η有促进作用。由于该聚合物凝胶电解质中存在离子键和氢键作用,所以含有COOH的聚合物体系在形成稳定的凝胶和碱性添加剂匹配之间存在一个最优化配方。 用IR分析了聚合物凝胶电解质中的氢键作用。用热失重(TGA)研究了聚合物的热稳定性。用太阳能光伏系统测试了DSSC的光伏性能。同时,测试了DSSC的外量子效率(IPCE)以及电池的交流阻抗(EIS)。 合成了(丙烯酸/烯丙氧基聚乙二醇)共聚物(PAA/APEG),制备可用于DSSC的聚合物凝胶电解质PAA/APEG/KI/I2/GBL。考察了交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺(Bis)对PAA/APEG吸液率的影响,研究表明,当交联剂Bis含量为单体2wt.%时,PAA/APEG的吸液率最高,30℃电导率可达6.892mS.cm-1。与相应的液体电解质NaI/I2/GBL的σ=7.79 mS.cm-1相当,远大于聚合物固体电解质(σ=10-3~10-5 mS.cm-1)。 以上各体系分别用1H NMR和IR对聚合物分子结构进行了表征。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TM914.4

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