聚合物电解质在固态染料敏化太阳能电池中的应用与光电化学机理研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池是一种成本低廉和制作简单的光伏器件，近年来受到了研究者的广泛关注。固态聚合物电解质具有无挥发性、易封装和高稳定性的特点，已成为敏化电池研究的重要方向之一。 本文设计合成了乙烯基咪唑碘(VImI)-聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMA)梳状共聚物。利用此共聚物制备了聚合物凝胶电解质，并组装了准固态染料敏化太阳能电池。结果表明共聚物中的乙烯基咪唑阳离子链段有效抑制了电解质/TiO2界面的电子复合,且该聚合物提高了TiO2的导带能级，增大了TiO2薄膜的传输电阻。准固态电池在共聚物浓度为50wt%，VImI/PEGMA为5.0的情况下获得了4.10%的光电转换效率。此外，本文使用共聚物与聚氧乙烯(PEO)共混制备成全固态染料敏化太阳能电池，获得3.46%的光电转换效率，WAX和DSC测试分析表明该共聚物能有效降低PEO的结晶性，提高了其电解质的导电能力。 本文制备了以聚氧乙烯(PEO)/聚乙二醇(PEG)为基质的全固态染料敏化太阳能电池，研究了4-二甲胺基吡啶(DMAP)与TiO2表面作用机理。实验结果表明DMAP能够显著提高电池的开路电压。阻抗和光电化学分析表明DMAP与I3-和I-存在络合相互作用作用，同时DMAP改变了TiO2表面态能级分布。电池的开路电压能达到0.85V，并且获得了4.07%的光电转换效率。