染料敏化太阳能电池TiO_2多孔电极的研究

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• 论文作者：赵思翔 ; 王金忠 ; 颜源 ; 黄跃武
• 年：2017
• 作者机构：哈尔滨工业大学;
• 论文关键词：染料敏化太阳能电池 ; 化学分散 ; 锐钛矿相提纯 ; 表面钝化
• 会议召开时间：2017-05-27
• 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
• 语种：中文
• 分类号：TM914.4
• 学会代码：ZKYQ
• 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
• 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
• 页数：1
• 文件大小：1039k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

目前TiO_2纳米晶是制备多孔电极的理想材料。本课题组采用商业P25型TiO_2通过研究其化学分散、锐钛矿相分离、电极表面钝化等技术,大幅优化了TiO_2多孔电极。在TiO_2纳米晶表面吸附醋酸分子,通过在水溶液里电离的方式使纳米晶表面带上双电荷层,利用其静电斥力实现了P25在水溶液中的高度分散。最终得到的多孔电极与未经分散时相比:比表面积从47.16 m~2/g下降到44.52m~2/g,平均孔径从37.40 nm下降到19.81nm,并使电池的光电转化效率从6.15%提高到了8.07%。由于TiO_2锐钛矿相在吸附染料和电子迁移方面都比金红石相优越,因此可利用金红石相表面羟基功能团数量较少,吸附醋酸后双电荷层较弱,可优先被强电解质破坏的特点,将金红石相除去从而提高电极性能。随着金红石含量的减少,纳米晶比表面积从49.9m~2/g增大到了76.3m~2/g,转换效率也从8.52%增加到了10.1%。纳米晶的大比表面积在增加染料吸附量的同时也增大了电极导带电子与电解质的复合。为了进一步提高电池的性能需要对电极表面进行钝化。利用3A分子筛作为电极的表面钝化层和防水层,可改善电池的复合阻抗和电池的防潮能力,提高电池的开路电压。实验表明在电极表面涂敷3μm的3A分子筛层,可使电池光阳极-电解液界面复合阻抗从78.8?增至95.4?,电池开路电压从775m V提高到793mV。

引文