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染料敏化太阳能电池(DSCs)与硅基太阳能电池相比,除了成本低廉,环境友好,还有非常重要的一点,是其易于柔性化,更易制备大面积的柔性电池模块。在目前的高效率的柔性染料敏化太阳能电池中,光阳极多采用金属基底,这就使得DSCs的对电极需要同时具备催化性、导电性、透明性。所以,需要继续寻找和研究更为方便、高效、易于大规模生产的柔性透明导电的DSCs对电极的制备方法。 同时,随着敏化太阳能电池的发展,用量子点代替染料分子作为敏化剂发展的量子点敏化太阳能电池(QDSCs)成为了新一代的热点太阳能电池。对电极作为其中的重要组成部分,对整个电池的光伏性能有很大影响,所以,寻找新的材料和方法来制备高效、稳定、成本低廉的对电极是非常值得人们继续探索和关注。 本文即从敏化太阳能电池的对电极切入,围绕着对电极的新材料、新方法的设计、制备、优化和性能研究来开展工作,主要包括以下几个方面: (1)柔性染料敏化太阳能电池对电极的制备。为了避开高温热解法和塑料基底之间温度的矛盾,发展了一种压力转移的方法,将在石墨片上高温制备的Pt颗粒成功的转移到柔性ITO/PET基底上制备成柔性透明Pt对电极,对该柔性Pt对电极的形貌、反应活性、界面电荷转移电阻和透光率进行了检测。压力转移的Pt对电极在I-/I3-电解液中显示出良好的催化活性,其正入射和背入射光的效率分别为7.21%和4.86%。可以看出,由转移法制得的拥有高透光率的Pt对电极可以和传统热沉积法制备的Pt电极相比拟。另外,这种制备柔性透明Pt对电极的新方法,由于其低成本、易操作,并且可应用于卷对卷生产技术的特点,在大规模生产中具有潜在的应用价值。 (2)染料敏化太阳能电池NiS/FTO多孔膜复合对电极的制备。为了寻找更方便、成本更低的对电极材料及方法,发展了一种通过连续离子层吸收反应(SILAR)方法,在FTO多孔膜上沉积NiS颗粒,从而制备成NiS/FTO复合对电极。这种方法避免了使用如Pt一类的贵金属。而且,由于FTO多孔膜的存在,不仅使得通过SILAR方法沉积的NiS颗粒的数目有了保证,还提高了对电极内部的导电性。本文对该对电极的电化学性质及组成电池的光伏特性进行了表征,其最高效率达到6.94%,与热解Pt对电极的性能非常接近。 (3)量子点敏化太阳能电池硫化物/炭黑多孔膜复合对电极的制备。SILAR方法在量子点敏化太阳能电池对电极的制备中运用非常广泛,且是一种非常方便的方法。为了解决SILAR制备硫化物薄膜不够均匀,且对电极导电性差的问题,本文采用炭黑多孔膜作为骨架,一方面大幅度提高对电极的导电性,另一方面,炭黑也有一定的催化活性,与硫化物复合在一起,对多硫电解液催化活性进一步提高。本文选用CuS、CoS、NiS、PbS分别于炭黑多孔膜复合,并对该类复合对电极的光伏性能及电化学特性都进行了表征。结果表明,CuS在此类对电极中性能最为优异,并在CdS量子点敏化太阳能电池中获得了2.81%的光电转化效率。