QDSSCs对电极的设计、制备及电化学性能

发布时间：2020-12-20 04:57

　　量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）因具有理论效率高、制备工艺简单且价格低廉等优势而备受关注。QDSSCs主要由光阳极、电解液和对电极组成,形成“三明治”结构。对电极是QDSSCs的重要组成部分,起着电荷传输以及催化还原电解液的关键作用。对电极与电解液界面的氧化还原反应,实质上是电荷在电极/电解液界面的转移。本论文以QDSSCs对电极材料为研究对象,研究其对电荷收集及电极/电解液界面电荷转移过程的促进机理。本文首先以CH₄N₂S为氮硫源,采用水热法制备氮硫共掺杂石墨烯对电极,结合XRD、SEM、XPS及电化学分析,探究掺杂量及水热温度对石墨烯电化学性能的影响规律。结果表明:氮硫共掺杂有助于形成3D网状片层结构,该结构能有效增强对电极在电解液中的浸润性;氮、硫原子嵌入片层结构中使石墨烯表面电子自旋态和电荷密度不对称,提高了对电极对S_n^2-的还原活性。进一步探究水热温度对石墨烯电化学性能影响发现:当水热温度为200℃时,氮硫共掺杂石墨烯在兼具3D网状片层结构的同时,拥有较大的比表面积,能够为催化还原反应... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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太阳能电池的分类

第一章 绪论化剂一般需要具备：能带结构与纳米半导体能带结构相匹光；能吸附在半导体薄膜表面；具有良好的稳定性等特点敏化剂主要包括 CdS、CdSe、CdTe 等。要通过氧化还原反应，传递累积在 QDs 价带上的空穴，生复合。因此，要求电解液对 QDs 的还原速率大于 QDs。目前 QDSSCs 常用电解液为 S2-/Sn2-多硫电解液。CE）在整个体系中，起着非常重要的作用。一方面，CE方面，需要将电子转移至氧化态电解液，对电解液具有还原再生。因此理想 CE 应具有良好的导电性及催化活性生；同时，CE 在电解液中应表现出良好的化学稳定性、后，CE 还需具备低廉的制作成本。

n吸附 S，使对电极发生钝化，造成催化活性进一步降低[6]。1.4.2 金属硫化物对电极相比贵金属电极，金属硫化物如 PbS、CuS、Cu2S、NiS 和 CoS 等，因具有子结构和物理化学性质，对 S2-/Sn2-电解液表现出良好的电化学活性而被广。Yang 等[8]采用化学浴沉积法制备 CoS 对电极的 QDSSCs 效率可达 3.4%。通过物理射频溅射法制备了结构致密的 CuS 纳米片，图 1.3（b）所示，对 液表现出良好的催化性，电池效率高达 3.83％，比 Pt 电极提高了 95％。随h 等[10]通过化学浴制备了 CuS/泡沫镍对电极获得 4.93％的转换效率。由此极的材料体系、制备工艺的差异对电池的性能具有重要影响。通常，将稀盐去 Zn 的黄铜箔片浸泡置 S2-/Sn2-电解液中制备 Cu2S 对电极，因该制备方法E 电化学性能优良被 QDSSCs 研究者广泛采用。然而通过该方法制备的 C表面未经钝化处理，导致测试过程中铜箔中的 Cu 与电解液持续反应，发生脱 1.3（a）所示，使得 Cu2S 对电极表现出较差的化学稳定性及机械性能[11]。


本文编号：2927247