本文關鍵詞：非Pt基染料敏化太陽能電池對電極材料的研究

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【摘要】：近年來染料敏化太陽能電池對電極材料的研究成為了新能源研究領域的熱點。針對目前貴金屬Pt在對電極材料領域應用中所存在的問題,本研究采用納米材料復合和控制納米材料結構的方法對替代貴金屬Pt的材料進行了探索和優(yōu)化,著重研究了材料的制備、相應的I-/I3-電催化測試及其組裝成電池的光電轉化效率,并對其如何提高光電轉換效率進行了探索,為改善和控制材料的電催化性能和組裝成染料敏化太陽能電池提供了重要的理論和實際參考價值。本文通過不同的實驗方法制備了三種對電極材料,采用XRD、BET、SEM、TEM等各種技術對材料的形貌、結構、組分進行了表征,并對三種對電極材料的電催化性質及其組裝成染料敏化太陽能電池的光電轉化效率進行了研究,主要研究工作包括以下三方面:1、以納米SiO_2微球作為模板制備空心結構的TiN材料,分別利用XRD、SEM、TEM及BET對其進行表征,結果表明所制備的空心TiN納米材料結晶度高、物相純、粒徑小、分布均勻�；贜afion膜溶液具有很好的成膜性且能固載電極材料,因此采用物理方法制備出空心TiN電極,從而進行相關的電化學測試。電化學測試表明,空心TiN電極對I-/I3-有優(yōu)異的電催化活性,該對電極材料應用于染料敏化太陽能電池中測得光電轉換效率達到4.2%。2、通過原位還原將TiN納米顆粒原位生長在CNTs/C上,成功合成CNTs/C@TiN復合物,采用XRD、SEM、TEM及BET對其進行材料進行表征,結果表明,TiN成功附載在CNTs/C上且分布均勻。分析實驗表明,復合材料CNTs/C@TiN有更大的比表面積和導電性,對I-/I3-有良好的電催化效果。當用于染料敏化太陽能電池的對電極時,CNTs/C@TiN的還原性和光電轉換效率均高于CNTs/C,CNTs/C@TiN復合材料用于染料敏化太陽能電池對電極上測試時,光電轉換效率達到5.2%。3、通過溶膠凝膠法制備出SiO_2粉體,以此為模板,與一定濃度的葡萄糖溶液混合,用水熱法合成SiO_2@C材料。然后用正硅酸甲酯與SiO_2@C復合形成SiO_2@C@SiO_2材料,最后將SiO_2@C@SiO_2材料與一定濃度的葡萄糖溶液水熱反應制備SiO_2@C@SiO_2@C。用一定濃度的氫氟酸腐蝕除去SiO_2,得到C@C雙層空心材料。分別利用XRD、SEM、TEM及BET對其進行材料表征,結果表明所制備的雙層空心碳納米材料具有結晶度高、物相純、比表面積大等優(yōu)點。雙層空心C@C材料對I-/I3-有良好的電催化效果,用在染料敏化太陽能電池的對電極上使染料敏化太陽能電池上光電轉換效率達到6.2%。
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TM914.4

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