染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極催化材料的制備及研究.pdf

1、染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSC)作為一種新型太陽(yáng)能電池，具有高能量轉(zhuǎn)換效率，低制作成本，綠色環(huán)保和輕便簡(jiǎn)易等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)下被廣泛研究的光伏器件之一。染料敏化太陽(yáng)能電池主要由TiO2光陽(yáng)極,對(duì)電極和電解液組成。其中，對(duì)電極主要負(fù)責(zé)收集從外電路來(lái)的電子，催化氧化還原電子對(duì)（Iˉ/ I3ˉ）的循環(huán)再生，因此，對(duì)電極催化材料的性能對(duì)整個(gè)電池系統(tǒng)的性能優(yōu)劣有著十分重要的影響。常用的金屬鉑對(duì)電極盡管具備極好的電催化性能，但因?yàn)橹谱鞒杀緲O高，嚴(yán)重影

2、響了的DSSC的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用，因此尋找一種高效低成本的鉑的替代材料成為對(duì)電極研究的熱點(diǎn)。本論文主要采用 CuInS2納米晶與碳納米纖維基質(zhì)相結(jié)合的思路來(lái)制備高效低廉的對(duì)電極催化材料。主要工作如下：
　?。?）以聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、CuCl2、InCl3、C2H5NS和石墨烯(GO)為紡絲原料，通過靜電紡絲和碳化的方法，使 PVP分解，分別制得 CuInS2和GO+CuInS2兩種納米纖維，將其分別作為DSSC的對(duì)電極

3、材料，通過交流阻抗和塔菲爾等化學(xué)方法測(cè)試了電極和電池的電催化性能和界面性質(zhì)。結(jié)果表明，基于CuInS2和 GO+CuInS2兩種樣品對(duì)電極的DSSC的能量轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到5.27％和5.93%。
　　（2）以聚丙烯腈（PAN）、CuCl2、InCl3、C2H5NS和石墨烯(GO)為紡絲原料，采用靜電紡絲和碳化的方法，依次制得CIS/C，p-CIS/C，p-RGO@CIS/C三種復(fù)合納米纖維。其中，p-RGO@CIS/C納米纖維作為

4、DSSC的對(duì)電極材料時(shí)，展示了比p-CIS/C和CIS/C對(duì)電極更佳的催化性能，組裝的DSSC的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到7.23%，超過標(biāo)準(zhǔn)的鉑對(duì)電極，這主要與其特殊的分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積有關(guān)。
　?。?）利用常見生活垃圾—雞蛋殼膜（ESM）作為原料，通過簡(jiǎn)單的液相浸漬和碳化的方法制備了負(fù)載CuInS2的碳化的雞蛋殼膜（CESM），并作為DSSC的對(duì)電極材料。該 CESM-CuInS2復(fù)合材料呈現(xiàn)三維多孔的納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，CuI