【摘要】：染料敏化太陽能電池(DSSC)以其生產(chǎn)成本低、制備工藝簡單、環(huán)保無污染以及理論轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)受到人們的廣泛關(guān)注。經(jīng)過十幾年的探索和研究,己經(jīng)取得很大的突破,離實(shí)用化的距離也越來越近。然而,液態(tài)電解質(zhì)電池仍然有許多需要改進(jìn)的地方,比如電池的工作穩(wěn)定性差,封裝困難等問題。傳統(tǒng)的液態(tài)電解質(zhì)DSSC技術(shù)成熟,光電轉(zhuǎn)換效率較高,但同時(shí)存在著易揮發(fā)、易泄露、難封裝等缺點(diǎn)。面對(duì)液態(tài)電解質(zhì)電池存在的這些問題,本文提出了一種二維插層水滑石凝膠復(fù)合電解質(zhì),利用水滑石(LDH)的特殊層狀結(jié)構(gòu),形成碘離子運(yùn)動(dòng)的快速通道,通過層間納米通道的量子限域效應(yīng),顯著地提高凝膠電解質(zhì)的電化學(xué)性能和DSSC的光電性能。首先,本文采用液相沉積法制備了LDH,并對(duì)其進(jìn)行了XRD和SEM測(cè)試。然后分別配制了含水滑石質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0wt%、3wt%、5wt、7wt%的準(zhǔn)固態(tài)復(fù)合電解質(zhì),并對(duì)其做了電化學(xué)交流阻抗和離子擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)試。最后,將其組裝成電池,并測(cè)試了它們的光電性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,含有5wt%水滑石的復(fù)合凝膠電解質(zhì)組裝的DSSC,其光電性能最好。在標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)下,測(cè)得其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了2.05%,比不加入水滑石時(shí)提高了2倍。其次,本文還研究了水滑石一系列的插層化合物,通過改變水滑石的層間距離,來研究其復(fù)合電解質(zhì)的電化學(xué)性能和對(duì)應(yīng)電池的光電性能。為此,我們采用離子交換的方法合成了硬脂酸柱撐水滑石(LDH-St)和十二烷基硫酸柱撐水滑石(LDH-DS),并對(duì)其做了XRD測(cè)試,其層間距離由原來的0.78nm,分別擴(kuò)充到了2.54nm和3.69nm。然后我們分別配制了含LDH-0wt%、LDH-5wt%、LDH-DS-5wt%、LDH-St-5wt%的準(zhǔn)固態(tài)復(fù)合電解質(zhì),并測(cè)試了其電化學(xué)性能和電池的光電性能。結(jié)果表明,層間距離最大的LDH-St組裝的電池光電性能最好,其轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了3.44%。DSSC光電性能提高的原因也被詳細(xì)分析。
[Abstract]:Dye-sensitized solar cell (DSSC) has attracted much attention due to its low production cost, simple preparation process, environmental protection and pollution-free, and high theoretical conversion efficiency. After more than ten years of exploration and research, great breakthroughs have been made, and the distance from practicality is getting closer and nearer. However, there are still many improvements to be made in liquid electrolyte batteries, such as poor stability, difficult packaging and so on. The traditional liquid electrolyte DSSC technology is mature, photoelectric conversion efficiency is high, but at the same time, it is easy to volatilize, easy to leak, difficult to seal and so on. In this paper, a two-dimensional intercalated hydrotalcite gel composite electrolyte is proposed to form a fast channel of iodine ion movement by using the special layered structure of hydrotalcite (LDH). The electrochemical properties of gel electrolytes and the photoelectric properties of DSSC were improved by quantum confinement effect of interlayer nano-channels. Firstly, LDH, was prepared by liquid phase deposition and tested by XRD and SEM. Then the quasisolid composite electrolytes containing 0 wt%, 3 wt%, 5 wt% and 7 wt% hydrotalcite were prepared respectively, and their electrochemical impedance and ion diffusion coefficient were measured. Finally, they are assembled into batteries and their photoelectric properties are tested. The experimental results show that the composite gel electrolyte containing 5 wt% hydrotalcite has the best optical and electrical properties. Under the standard light intensity, the photoelectric conversion efficiency is 2.05%, which is 2 times higher than that without hydrotalcite. Secondly, a series of hydrotalcite intercalation compounds are studied in this paper. By changing the interlayer distance of hydrotalcite, the electrochemical performance of hydrotalcite composite electrolyte and the photoelectric performance of the corresponding battery are studied. Therefore, stearic acid pillared hydrotalcite (LDH-St) and dodecyl sulfate pillared hydrotalcite (LDH-DS) were synthesized by ion exchange method and tested by XRD. It has been expanded to 2.54nm and 3.69 nm respectively. Then the quasi-solid composite electrolyte containing LDH-0wt%,LDH-5wt%,LDH-DS-5wt%,LDH-St-5wt% was prepared and its electrochemical performance and photoelectric performance were tested. The results show that the cell assembled by LDH-St with the largest interlayer distance has the best photoelectric performance, and the reason why the conversion efficiency of 3.44%.DSSC is improved is also analyzed in detail.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM914.4

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