導電聚合物對電極在TiO2納米管陣列基染料敏化太陽能電池中的應用.pdf

1、學校代碼：10385分類號：研究生學號：1100202024密級：碩士學位論文導電聚合物導電聚合物對電極對電極在TiO2納米管納米管陣列陣列基染料敏化太陽能電池中的基染料敏化太陽能電池中的應用應用TheApplicationofConductivePolymerCounterElectrodestoDyeSensitizedSolarCellsBasedonTiO2NaonotubeArrays作者姓名：高素雯高素雯指導教師：蘭章學科：

2、化學研究方向：光電功能材料光電功能材料所在學院：材料科學與工程材料科學與工程學院學院論文提交日期：論文提交日期：二零一二零一四年六月六日摘要I摘要摘要傳統(tǒng)染料敏化太陽能電池（DSSC）的光陽極及對電極材料以TiO2納米顆粒和Pt居多。TiO2納米顆粒光陽極晶界多，電子在其中擴散速率較慢，且易與電解質(zhì)中的I3?復合；Pt價格高昂：二者均不利于DSSC的長遠發(fā)展。一維有序的TiO2納米管陣列（TNTs）能夠為電子提供線性傳輸通道，電子復合少

3、、壽命長、傳輸速率高；而聚合物如聚（34乙烯基二氧噻吩）（PEDOT）、聚（34乙烯基二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸（PEDOTPSS）及聚苯胺（PAn），價格低廉且制備方法簡單：有望取代TiO2納米顆粒及Pt而成為新一代電極材料。本文主要內(nèi)容如下：(1)以Ti片為正、負極，通過陽極氧化，制備了TNTs薄膜。用過氧化氫水溶液蝕刻，得到一維有序雙開孔自支撐TNTs薄膜，將其轉(zhuǎn)移到導電玻璃上，制備了正面透光型光陽極。通過氟化氫（HF）與四氯化鈦（T

4、iCl4）水溶液處理，顯著增加了TNTs表面粗糙程度，染料吸附量及光捕獲率得到提高。以HFTiCl4共處理的光陽極組裝而成的DSSC平均效率達7.30％，與無處理的（5.38％）相比提高了35.69％。(2)采用原位聚合法合成了PEDOT薄膜，通過循環(huán)伏安（CV）、電化學阻抗（EIS）及塔菲爾測試表征了PEDOT對電極對I?I3?的催化活性，并與Pt對電極相比較。結(jié)果表明，PEDOT對電極的催化活性優(yōu)于Pt對電極。含PEDOT及Pt對電

5、極的DSSC光電轉(zhuǎn)換效率分別為7.71%和7.30%。鑒于PEDOT對電極良好的透光性，利用Ag鏡從PEDOT對電極面反射部分透過DSSC的光到電池參與光電轉(zhuǎn)換，效率進一步提高到8.36%。(3)采用還原氧化石墨（rGO）復合及硫酸處理兩種方法對PEDOTPSS對電極進行修飾，制備了SrGOPEDOTPSS對電極，研究了rGO的加入及硫酸處理對PEDOTPSS對電極的形貌、透光性、催化活性及光電性能的影響。rGO與PEDOTPSS的復合