电解液化学环境对染敏电池“发育期”特性研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Mr_Zhou
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完整的染料敏化太阳电池(DSSC)生命周期应包含三个阶段:发育期,稳定期和衰退期。大多数文献都是基于稳定期和衰退期进行研究:基于稳定期研究多集中于材料合成、器件结构和机理研究;基于衰退期研究集中于在高温、强光照等环境下器件的老化机理和材料性能的变化。前期文献调研表明,DSSC器件制备到性能稳定这段时间内,器件的性能处于调整阶段,可以称之为“发育期”。DSSC主要的结构是敏化纳米多孔薄膜构成的光阳极、电解液层和催化金属构成的光阴极叠加而成的层状夹心结构。器件中间的电解液层承担着阴阳两极板之间能量和物质的转移和输运功能,其化学环境必定影响着发育期器件的性能。遗憾的是,电解液化学环境对“发育期”内器件的性能影响研究一直被忽略。基于此,本文在改变电解液成分的条件下,研究DSSC内部电解液层接触的两侧界面的调整期的性能,主要的研究内容:首先,研究了染料敏化纳米多孔薄膜构成的光阳极一侧对器件“发育期”内性能的影响研究。采用不同烧结温度的方法改变薄膜的微结构,借助电化学方法获得薄膜电活性面积随烧结温度的变化。研究了宏观光伏性能和微观电子寿命在不同烧结温度下性能随时间的变化,获得“发育期”内TiO2薄膜微结构对器件性能的影响机制。其次,研究了电解液层对器件“发育期”内性能的影响研究。在含有Ⅰ2和DMPⅡ氧化还原对的电解液基础上,分别添加LiI与TBP改变电解液成分制备了四种电解液。借助开路电压衰减仪等电化学技术研究了不同电解液环境下器件宏观光伏性能和微观电子寿命随时间的变化。获得“发育期”内电解液层对器件性能的影响机制。最后,研究了电解液环境对催化金属构成的光阴极一侧在“发育期”内的性能影响研究。通过改变电解液成分,借助电化学阻抗谱(EIS)研究了不同电解液环境下对电解界面阻抗随时间的变化。获得“发育期”内电解液环境对光阴极的性能影响机制。本文的结果对于明晰DSSC的复杂系统工作机理,筛选和制备电池材料以及提高电池效率具有一定的理论意义。
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