染料敏化太陽能電池關(guān)鍵材料的制備與表征

國家搶占一輪經(jīng)濟(jì)和科技進(jìn)展制高點的重大戰(zhàn)略之一。10%太陽能電池的1/5～1/1202的禁帶寬度為3.2e，375nm的紫外光。為了使其吸取紅移至可見光區(qū)，增大對全光譜范圍的響應(yīng)，1991年，瑞士洛桑高等工業(yè)學(xué)院〔EPFL〕的Gratzel爭論小組1GratzelDSSC開發(fā)了染料敏化太陽能電池〔DyedrC吸附了染料光敏化劑〔過渡金屬釕的有1GratzelDSSC7.1%1993101998C用固體有機(jī)空穴傳輸代替液體電解質(zhì)，33%DSSC的關(guān)注。近年DSSC的影響等方面。〔玻璃工操作、材料熱處理等、儀器分析試驗〔臺階儀測量薄膜厚度、X射線衍射儀表征材料的構(gòu)造與成分、掃描電子顯微鏡觀測形貌、紫外-可見吸取光譜測N N SC CN N N N N NRu Ru RuN NNHOOC COOH HOOC

N N N NC CN S N HOOCCOOH COOH COOH測試。本試驗為第一局部。以下圖為試驗室制備的DSSC。2試驗室制備的使用不同染料敏化劑的DSSC【試驗?zāi)康摹苛私馊玖厦艋柲茈姵氐墓ぷ髟砑靶阅芴攸c。把握染料敏化太陽能電池光陽極、對電極等關(guān)鍵材料的制備方法。把握相關(guān)材料的表征方法。【試驗原理】染料敏化太陽能電池的構(gòu)造與工作原理：染料敏化太陽能電池的構(gòu)造是一種“三明治”構(gòu)造，如圖1所示，主要由以3DSSC組成與構(gòu)造示意圖TiO2〔Anatase〕〔3.le450℃。DSSC電池的敏化劑染料應(yīng)滿足以下幾點要4DSSC太陽能電TiO2外表結(jié)合的基團(tuán)后，可用做染料敏化、TiCo等金屬原子。它的化學(xué)性質(zhì)色素中篩選出適合于光電轉(zhuǎn)化的染料。植物的葉子具有光-化學(xué)轉(zhuǎn)化的功能，因所需的設(shè)備簡潔。第四類為固體染料。利用窄禁帶半導(dǎo)體對可見光良好的吸取，InAsPbS，利用其半TiO2納米多孔膜的電荷傳輸性能，組成多結(jié)太陽能電池，但窄禁帶半導(dǎo)體嚴(yán)峻的光腐蝕阻礙了進(jìn)一步應(yīng)用。DSSC電解質(zhì)[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-等氧化復(fù)原TiO2所制得的太陽能電池不能存放很久。PtITOFSnO2膜85%I3-I3-在光陰極上復(fù)原的過電壓較大，反響較慢。為了解決這個問題，可以在導(dǎo)電玻璃上鍍上一層Pt，降低電池中的暗反響速率，提高太陽光的利用效率。4DSSC構(gòu)造與工作原理圖DSSC的工作原理是：電池中的TiO23.2eV，只能吸取紫外區(qū)域4DSSC構(gòu)造與工作原理圖TiO2TiO2導(dǎo)帶中，此時染料分子自身變?yōu)檠趸赓|(zhì)中的I3-被從陰極進(jìn)入的電子復(fù)原DD*：Dhv→D*激發(fā)態(tài)染料分子將電子注入到半導(dǎo)體導(dǎo)帶中：D*→D+e-〔3〕I-復(fù)原氧化態(tài)染料分子：3I-2D+→I3-2D再生：--3I-氧化態(tài)染料與導(dǎo)帶中的電子復(fù)合：D+e→DI3-復(fù)合：I3-2e-→3I-其中，反響〔5〕的反響速率越小，電子復(fù)合的時機(jī)越小，電子注入的效率就越高；反響〔6〕是造成電流損失的主要緣由。【儀器與試劑】一、儀器設(shè)備X-ray衍射儀、紫外-可見分光光度計、電化學(xué)工作站、超聲波清洗器、恒溫筆、聚四氟乙烯鑷子等。二、試劑材料9染料、3染料、3染料、磷酸鹽緩沖液〔S、鈦酸四丁酯、冰酮、去離子水等?！驹囼灢襟E】試驗流程：5DSSC制備、組裝、測試試驗流程圖試驗過程：本次試驗完成第一局部，關(guān)鍵材料的制備與表征，主要是光陽極的制備。FTO導(dǎo)電玻璃FTO導(dǎo)電玻璃〔建議尺FTO，然后分別在去離子水、無3~5min，用聚四氟乙烯鑷子夾住吹干，備用。6FTO導(dǎo)電面并使用玻璃刀切割操作圖二、TiO2漿料的制備TiO2粉末、松油醇及乙醇超聲混合均勻。減壓三、多孔TiO2膜電極制備7TiO2膜電極制備示意圖FTO外表印刷TiO2漿料，靜置除去外表缺陷，125℃枯燥7TiO2膜電極制備示意圖

125~500℃的分段升溫?zé)崽幚?。冷卻至室溫后，即得到多孔TiO2膜電極。用XRD粉末衍射儀TiO2晶型構(gòu)造。四、染料敏化劑溶液的制備和表征〔、，配制其乙醇溶液待用。測定敏化劑溶液的紫外-可見光吸取光譜，確定染料敏化劑的吸取波長范圍。五、染料敏化電極制備和循環(huán)伏安曲線測定敏化電極制備TiO2電極〔光陽極。8TiO2膜電極電極循環(huán)伏安曲線測定TiO2電極上的電化學(xué)行為和可逆性，以染料敏化20.2V~1.4V電位區(qū)間的敏化電極的循環(huán)伏安曲線，轉(zhuǎn)變掃描速度確定敏化劑發(fā)生電化學(xué)反響的可逆性?！緮?shù)據(jù)記錄與處理】試驗各步驟現(xiàn)象照片、產(chǎn)物/樣品照片、文字記錄和分析。XRD圖。通過XRD結(jié)果比照分析。析提高太陽能利用率的思路。CV曲線，分析確定敏