随着全球经济的迅速发展和世界人口的剧增，人类对能源的需求与日俱增。目前，人类主要使用石油、天然气、煤等不可再生的化石能源。研究表明，化石能源日益枯竭;同时化石能源的燃烧产生大量的二氧化碳等温室气体，导致全球变暖，燃烧产生的二氧化硫、含氮氧化物，排放到大气中形成酸雨，严重破坏人类赖以生存的自然环境。为了实现人类社会可持续性发展，研究可替代化石能源的清洁能源刻不容缓。太阳能具有绿色无污染、使用区域广、就地使用、储量丰富等优点，越来越受到世界各国的重视和开发利用。染料敏化电池(DSSCs)作为太阳能光电利用的一种方式，具有光电转换效率高、廉价、绿色无污染、环境友好及制备工艺简单等优点，备受广大科研工作者青睐和具有重要的现实意义。染料敏化电池分为n型染料敏化电池(n-DSSCs)和p型染料敏化电池(p-DSSCs)，主要由光阳极（光阴极）、电解质和对电极三部分组成。对电极作为DSSCs的重要组成部分，具有收集和运输载流子、吸附并催化电解质和反射透射光的作用。目前，对P型染料敏化电池的对电极研究甚少。此外对电极一般是沉积到导电玻璃上的贵金属铂(Pt)，价格昂贵，不利于n-DSSCs的产业化。本文围绕DSSCs的对电极进行研究，希望初步能够在P-DSSCs中寻找更多种类的对电极，同时在n-DSSCs中替代Pt对电极和降低DSSCs的成本。
本研究分为五个部分：第一章介绍DSSCs的分类、结构与原理，光阳极（光阴极）材料、染料、电解质、对电极的研究进展及DSSCs存在的一些问题与发展趋势。第二章主要介绍DSSCs的表征手段和测量方法。DSSCs的基本表征手段有:SEM形貌表征，成分鉴定的XRD，红外官能团分析，紫外-可见分析，循环伏安法分析催化性能，交流阻抗界面分析以及光电性能参数（I-V、FF、PCE和IPCE），超高真空多功能制样系统。第三章论述染料敏化电池的制备和测量。本章介绍DSSCs制备所需材料、测量仪器、光阳极（光阴极）、电解液、对电极的制备方法。第四章论述铂修饰的热蒸发C60作为对电极在n-DSSCs的应用。通过热沉积微量的Pt，再通过热蒸发一定厚度的C60制备为n-DSSCs的对电极。研究表明:在Pt/C60对电极中，微量的Pt能够快速传递电子，C60能够提供大的催化比表面，同时在FTO与C60之间的微量Pt可以改善C60与FTO的接触，降低接触电阻，从而Pt/C60对电极能够获得与纯Pt对电极相当的效率。第五章论述石墨烯纳米片作为对电极在p型染料敏化电池中的应用。通过氧化石墨还原法（Hummers法）制备还原石墨烯（rGO），将rGO分散于含质量分数为5％乙基纤维素的松油醇中，刮涂于FTO上，400℃烧结15min。SEM扫描观察表明，烧结后的rGO呈石墨烯片层结构(GN)，厚度约为16μm。通过CV、EIS及组装p型染料敏化电池测试表明:GN对电极拥有高的催化活性。在以NiO和P1染料为光阴极、I-/I3-电解质的p-DSSCs体系中，获得了134 mV的开路电压、1.90 mA.cm-2的短路电流，36.39％的填充因子和0.09％的转化效率，在同一体系中，与以Pt作为对电极的p-DSSCs获得140 mv的开路电压、2.25 mA.cm-2的短路电流、31.29％的填充因子和0.10％的转化效率非常接近。因此表明GN膜作为对电极，可以成功的应用于p-DSSCs。
- 作 者：
- 胡熠
- 学科专业：
- 凝聚态物理专业
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 西南大学
- 导师姓名：
- 宋群梁
- 学位年度：
- 2015
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
