（聚苯胺-碳）n絡合物對電極的層層自組裝及其染料敏化太陽能電池的光伏性能研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(Dye-Sensitized Solar Cells，DSSCs)由于具有清潔、制備工藝簡單等優(yōu)點，有望成為解決全球能源和環(huán)境問題的有效方法之一。其中，對電極起到傳輸外電路的回流電子至電解質/對電極界面并催化I3-+2e→3I-還原反應的作用，因此它的性能直接影響著DSSCs的能量轉化效率。傳統鉑對電極具有很好的電催化活性，但是由于成本較高，限制了商業(yè)化應用。低成本的導電聚合物和碳材料復合對電極可以集碳材料的高導電性

2、與導電聚合物的良好電催化活性于一體。采用共混法、電化學共沉積等傳統方法制備的復合對電極是簡單的物理復合，界面電阻較大，嚴重制約了DSSCs能量轉換效率的提高。針對這一問題，本論文提出采用回流技術制備導電聚苯胺與碳材料絡合物，使導電聚苯胺中的-NH-與碳材料中的-C=形成共價鍵，加快電子傳輸，同時采用層層(Layer-by-layer, LbL)自組裝的方法制備導電多層膜，增大了I3-的反應面積，有利于能量轉化效率的提高。
　　論文

3、首先在第二章中研究了采用LbL自組裝技術制備的（聚苯胺/聚苯乙烯磺酸鈉）n[(PANi/PSS)n]多層膜的生長機理及電學、光電性質。實驗結果表明，(PANi/PSS)n多層膜的生長方式為均勻線性生長，每個雙層組裝上的PANi與PSS是等量的，且吸附過程遵循高階動力學原理。(PANi/PSS)n多層膜在硫酸水溶液中的氧化還原反應受擴散作用控制。由于電子隧穿效應，底層PANi上的電子可以越過絕緣層的PSS，傳遞到上層PANi，隨著雙層數的

4、增加，電子呈現累積效應。因此(PANi/PSS)n多層膜的膜電阻不會隨著雙層數的變化而發(fā)生改變，而它的電導率則隨著雙層數的增加呈現線性增長關系。光電性能測試表明(PANi/PSS)n多層膜的光電流響應密度隨著雙層數的增加呈現線性增長。
　　論文的第三章主要研究了[PANi-石墨烯（或碳納米管）絡合物/氧化石墨烯]n(Graphene oxide，GO)自組裝多層膜對電極的電催化活性、電子傳輸能力及其組裝成的電池效率。首先采用回流技

5、術制備PANi-石墨烯（或碳納米管）絡合物，使PANi中的-NH-與石墨烯（或碳納米管）中的-C=之間形成共價鍵，從而加速電子傳輸速度，提高對電極材料的導電性和電催化活性。采用LbL自組裝技術將PANi-石墨烯（或碳納米管）絡合物與GO制備成[PANi-石墨烯（或碳納米管）絡合物/GO]n導電多層膜用作DSSCs對電極材料。實驗結果表明，由于多層膜對電極呈現多孔結構，因此組裝雙層數越多，越有利于I-/I3-氧化還原對的擴散，對電極的電催

6、化活性也隨之提高。另外，對電極中石墨烯（碳納米管）的含量也會影響其電催化活性。由于PANi-石墨烯（或碳納米管）絡合物中共價鍵的存在對對電極的電催化活性具有促進作用，因此石墨烯（或碳納米管）的含量越高，對電極的電子傳輸能力越好，從而電池效率也得到提升。其中(PANi-4 Wt‰SWCNT/GO)5多層膜對電極組裝成的電池效率為6.88％，而以(PANi-10 wt‰G/GO)10多層膜作為對電極的電池效率可達7.88％。
　　論文