固态染料敏化太阳能电池空穴传输材料添加剂的研究

发布时间：2024-03-11 22:42

　　将太阳能转化为电能是解决能源和环境问题的有效途径之一。染料敏化太阳能电池(DSCs)是一种可以完成光电转换的器件,然而传统液态染料敏化太阳能电池面临着电解质泄露和电极腐蚀等问题。以空穴传输材料2,2’,7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴(Spiro-OMeTAD)取代DSCs中的液态电解质得到的固态染料敏化太阳能电池(ssDSCs)可以解决上述问题。但是由于Spiro-OMeTAD的螺旋结构中心会导致分子无法在其薄膜内部形成有效堆积,造成本征态Spiro-OMeTAD的电导率和空穴迁移率较低,相应ssDSCs的性能也较差。掺杂是一种能够有效提升有机半导体性能的方法。然而,现有的具有掺杂作用的空穴传输材料添加剂在常用有机溶剂中溶解度低、对环境敏感、合成与纯化困难。因此,有必要开发新型可用于提升ssDSCs性能的空穴传输材料添加剂。以2,2,6,6-四甲基哌啶氧铵溴盐(TEMPO-Br)作为ssDSCs中空穴传输材料添加剂。紫外-可见吸收光谱测试发现,TEMPO-Br可将Spiro-OMeTAD氧化为Spiro-OMeTAD+。电导率和载流子迁移率测试发现,...

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１固态染料敏化太阳能电池结构示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｏｌｉｄ?ｓｔａｔｅ?ｄｙｅ?ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ?ｓｏｌａｒ?ｃｅｌｌ??

?１．１．１固态染料敏化太阳能电池的结构与组成??目前，ｓｓＤＳＣｓ的结构如图１．１所示，其主要组成是透明导电氧化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ??ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｏｘｉｄｅ，ＴＣＯ）基底、致密层（Ｃｏｍｐａｃｔｌａｙｅｒ）、染料敏化的纳米氧化物半导体??（Ｄｙｅ?ｓｅｎｓｉｔｉ....

图１．４固态染料敏化太阳能电池的单色光转化效率与积分电流密度曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?ＩＰＣＥ?ａｎｄ?ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ?Ｊｓｃ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ａ?ｓｓＤＳＣ??

??（１３）??ｉｎｃｉｄｅｎｔ?ｐｈｏｔｏｎｓ??ｓｓＤＳＣｓ的ＩＰＣＥ曲线和积分电流密度曲线如图１．４所示。积分电流密度是由每个波??长下ｓｓＤＳＣｓ的电流密度积分得到的，与Ｊ—Ｐ测试得到的短路电流密度对应。??１００１???．９??■?８??８０?？?７?－??ｊ?＼?／?....

图１．５?ｓｓＤＳＣｓ中１１０２光阳极的截面扫面电子显微图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｃｒｏｓｓ?ｓｅｃｔｉｏｎ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?Ｔｉ〇２?ｐｈｏｔｏａｎｏｄｅ?ｆｏｒ?ｓｓＤＳＣｓ??

ｓｓＤＳＣｓ中常用的光阳极材料是Ｔｉ０２，近年来报道的高效ｓｓＤＳＣｓ的光阳极是??用松油醇按一定比例混合的商业化的Ｔｉ０２浆料（１８ＮＲ－Ｔ，Ｄｙｅｓｏｌ）经丝网印刷后烧结??得到的，纳米颗粒的尺寸约为２０?ｎｍ，厚度约为２?（ｉｍ，其截面ＳＥＭ如图１．５所示。??顯??ｍｍ?....

图１．９应用于ｓｓＤＳＣｓ的芳胺类光敏染料??Ｆｉｇｕｒｅ?１．９?Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ａｒｏｍａｔｉｃ?ａｍｉｎｅ?ｍｏｉｅｔｙ?ｆｏｒ?ｓｓＤＳＣｓ??－１１?－??

?＼?＼??图１．８应用于ｓｓＤＳＣｓ的含二氢吲噪、方酸、茈、咔哩、低聚噻吩等基团的光敏染料??Ｆｉｇｕｒｅ?１．８?Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｉｎｄｏｌｉｎｅ，?ｓｑｕａｒａｉｎｅ，?ｐｅｒｙｌｅｎｅ，?ｃａｂａｚｏｌｅ?ａｎｄ?ｏｌｉｇｏ?ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ?....

本文编号：3926147