多孔碳材料應用于染料敏化太陽能電池對電極的研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池由于成本低廉，制備工藝簡單以及光電轉化效率高等特點，被認為是新一代能夠實現太陽能轉換技術的有效器件。對電極作為電池器件中一個重要的組成部分，起到收集從外電路傳遞來的電子并將碘三根離子還原為碘離子的催化作用。貴金屬Pt是最常用的對電極材料。但是Pt對電極的缺點是價格昂貴以及在在腐蝕性電解液中長期穩(wěn)定性差，從而限制了染料敏化太陽能電池的實際應用。為了解決上述問題，本文選用了價格低廉、性能穩(wěn)定以及催化性能較好的碳作為替代Pt

2、的對電極材料。同時，為了提高多孔碳對電極的催化活性，進行了如下的研究。
　　本研究主要內容包括：⑴在檸檬酸的催化作用下，通過調控酚醛樹脂與F127有機-有機自組裝過程中的甲醛與間苯二酚的摩爾比（1:1,1:2,1:3），獲得了高度有序、有序以及無序結構的介孔碳。EIS、Tafel極化、CV測試表明，相比較有序和無序的介孔碳，合成的高度有序介孔碳顯著提高了電解液離子的擴散速率。⑵通過一步水熱路線，利用可溶性的酚醛樹脂作為碳前驅體,聚

3、苯乙烯作為大孔模板以及聚合物 F127作為介孔模板合成了具有大孔-介孔-微孔結構的碳材料。電化學測試表明，相比較其他單一模式的孔結構，多級孔結構的碳材料由于電解液離子擴散能力增強，催化活性位的利用增加，從而表現出更好的電催化性能和光電性能（7.22％）。⑶將不同量的石墨烯 GNS加入到介孔碳 OMC中制備了一系列的OMC/GNS復合組分。EIS，CV和Tafel測試表明合適比例的OMC/GNS復合物能夠發(fā)揮石墨烯與介孔碳的共組分催化效應