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染料敏化太阳能电池CuI固态电解质结构与性能的研究

尚琼  
【摘要】:固态电解质染料敏化太阳能电池因为具有较好的稳定性,越来越受到研究人员的重视。而在保持其高稳定性的同时,如何制备出高光电性能的固态电解质染料敏化太阳能电池成为其研究重点。本文以掺氟导电玻璃为基底,采用粉末涂敷法制备多孔的TiO_2薄膜,然后在经过染料敏化的TiO_2薄膜上生长CuI固态电解质,最后与铂电极对夹起来研究其光电性能。实验过程中,采用SEM观察薄膜的形貌,研究了制备CuI固态电解质最佳的工艺参数,主要探索了不同的添加剂对CuI固态电解质结构形貌以及对染料敏化太阳能电池(DSSC)光电性能的影响,得出了制备高光电效率CuI固态电解质DSSC的最佳条件。 采用硝酸分散法对P25粉末进行处理,然后配制成TiO_2浆料,最后采用粉末涂敷法制备出比较均匀的TiO_2多孔薄膜。 随着时间的延长,暴露在空气中的CuI乙腈溶液会被氧化,使用氧化后的CuI乙腈溶液制备CuI固态电解质会对DSSC的光电性能有影响。CuI乙腈溶液配制后在3小时内使用效果最好,放置时间更长会使DSSC的光电性能下降。 使用浸渍提拉法可以在导电玻璃上生长比较致密均匀的CuI薄膜,其中当添加剂异丙醇的含量为5%、预热温度为100℃、提拉次数为4次时制备的薄膜最好。随着提拉次数的不断增加,CuI晶粒很难重新形核长大,而是产生晶粒的二次生长,晶粒尺寸会明显增大。 CuI乙腈溶液中分别添加一定的异丙醇、乳化剂OP和1-乙基-3-甲基咪唑硫氰酸盐(EMISCN)时,可以抑制CuI晶粒的长大,提高CuI晶粒与多孔TiO_2薄膜接触性能,从而使DSSC的光电性能增加。其中乳化剂OP的添加量为7%,涂敷次数为20次时,电池有最好的光电性能。EMISCN的添加量为5mol%时,电池的光电性能最好。在CuI固态电解质上加入相应的CuI乙腈溶液后都可以显著的提高DSSC的光电性能。 相对液态和准固态电解质,CuI固态电解质的稳定性最好,而添加乳化剂OP后电池的稳定性又比添加EMISCN后电池的稳定性要好。 CuI固态电解质DSSC的稳定性虽然较好,但是它的光电性能与液态和准固态电解质DSSC相差太远,有效的提高固态电解质DSSC的光电性能是目前固态电解质DSSC研究的重中之重。


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