循环伏安法在量子点敏化太阳电池电解液中的研究及应用

发布时间：2017-07-26 11:07

  本文关键词：循环伏安法在量子点敏化太阳电池电解液中的研究及应用

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【摘要】：近年来,量子点敏化太阳电池由于工艺简单、成本低、效率高、不污染环境等优点,受到了科研工作者的关注。本论文从量子点敏化太阳电池的重要组成部分之一——电解液出发,研究了一种利用循环伏安法来评估不同电解液性能优劣的方法,在得到期望成果的同时简化了对电解液研究的工作量,并在此基础上,制备了一种可以提高量子点敏化太阳电池性能的电解液。本文的主要研究工作如下：1、在同一电解液的条件下,分别研究了不同敏化剂、不同对电极对太阳能电池性能的影响,对电池的制备过程进行优化,得到最佳制备工艺条件：当采用多硫电解液(2 M Na2S、2MS、0.2 M KCl,甲醇与水体积比：7：3)时,以CdS/CdSe作为共敏化剂、PbSe作为对电极所制备的电池具有最高光电转换效率,转换效率为4.7%。2、分别配置不同成分及比例的多硫电解液,采用三电极系统用循环伏安法对电解液进行扫描。实验表明,循环伏安图中还原峰值电流越高,此种电解液中的氧化还原反应(Sn2---S2-)速度越快。同时用不同电解液封装电池进行光电性能测试,得出光电性能参数,结果与循环伏安图相吻合。结合电化学阻抗光谱,本文从理论上解释了此种电解液具有高光电转换效率的原因,并证实了量子点敏化太阳能电池光电转换效率和电解液循环伏安图中阴极峰电流值大小的关系。因此可以由电解液的循环伏安图来判断其性能的优劣,使对电解液的研究工作简化。3、为了进一步提高电解液的光电性能,向电解液中加入添加剂,通过循环伏安法的应用,最终得出：向多硫电解液(2 M Na2S、2 MS、0.2 M KCl,甲醇与水体积比：7：3)中添加0.05 M DMPⅡ时,以CdS/CdSe作为共敏化剂、PbSe作为对电极所制备的电池获得了5.14%的光电转换效率。
【关键词】：量子点敏化太阳电池 电解液 循环伏安法 光电转换效率
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O646;TM914.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-28
• 1.1 前言12-13
• 1.2 太阳能电池简介与发展历程13-18
• 1.2.1 太阳能电池分类14-15
• 1.2.2 太阳能电池的发展15-18
• 1.3 量子点敏化太阳能电池18-24
• 1.3.1 量子点的特性18-20
• 1.3.2 量子点敏化太阳能电池的结构20-22
• 1.3.3 量子点敏化太阳能电池的机理22-23
• 1.3.4 提高量子点敏化太阳能电池光电转化效率的方法23-24
• 1.4 循环伏安法24-25
• 1.5 量子点敏化太阳能电池电解质的研究进展25-26
• 1.6 研究意义与研究内容26-28
• 1.6.1 研究意义26
• 1.6.2 研究内容26-28
• 2 量子点敏化太阳能电池的制作与表征28-33
• 2.1 实验原料28-29
• 2.2 实验仪器29
• 2.3 表征仪器29-30
• 2.4 量子点敏化太阳能电池性能参数30-33
• 2.4.1 光电流密度-光电压(J-V)特性曲线30-32
• 2.4.2 循环伏安(CV)特性曲线32-33
• 3 量子点敏化太阳能电池制备条件的优化33-44
• 3.1 量子点敏化太阳能电池的制备33-38
• 3.1.1 导电玻璃的清洗33
• 3.1.2 TiO_2浆料的制备33-34
• 3.1.3 TiO_2光阳极的制备34-35
• 3.1.4 量子点的制备35-37
• 3.1.5 对电极的制备37-38
• 3.1.6 多硫电解液的配置38
• 3.1.7 电池的组装38
• 3.2 不同敏化剂的TIO_2光阳极电池性能对比38-40
• 3.3 不同对电极对CDS/CDSE敏化太阳能电池性能的影响40-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 循环伏安法在量子点敏化太阳电池电解液中的研究44-56
• 4.1 多硫电解液的配置44
• 4.2 电极的预处理44-46
• 4.2.1 溶液的配制44-45
• 4.2.2 玻碳电极的活化45
• 4.2.3 玻碳电极的电催化步骤45-46
• 4.3 电解液的循环伏安测试46-47
• 4.4 电池性能测试47-54
• 4.4.1 J-V测试48-50
• 4.4.2 电化学阻抗谱测试50-54
• 4.5 本章小结54-56
• 5 循环伏安法在量子点敏化太阳电池电解液中的应用56-63
• 5.1 添加剂的选择及测试56-62
• 5.1.1 循环伏安测试56-57
• 5.1.2 J-V测试57-58
• 5.1.3 电化学阻抗谱测试58-60
• 5.1.4 暗电流测试60-61
• 5.1.5 开路电位-时间测试61-62
• 5.2 本章小结62-63
• 6 结论与展望63-65
• 6.1 结论63
• 6.2 展望63-65
• 参考文献65-70
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果70-72
• 学位论文数据集72

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