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本文旨在揭示聚苯胺基(PAN)固态DSC中界面复合与电子传输特性、优化光阳极、获得较高能量转换效率的固态电池,为这类电池的开发和应用提供实验依据。主要工作内容包括:聚苯胺的合成和搀杂、固态电池的制作、光阳极界面的修饰、及电池中电子输运性能。主要结论如下:
⑴利用较高溶解度的有机酸掺杂的PAN,可提高成膜性能和电池的光电转换效率;获得具有1.45%的能量转换效率的PAN基固态DSC。
⑵相对于液态DSC,固态DSC中有更加严重的界面光生电子复合现象;在使用较高电导率的聚合物电解质以提高载流子的输运能力时,为实现较高的转换效率还需要适当的界面工程以抑制光生电子在电解质-Ti02界面处的复合过程。
⑶当以TiCl4作为界面修饰剂时,可在导电玻璃-Ti02致密层、Ti02致密层-Ti02多孔膜界面处形成有效的阻挡层,抑制光生电子的复合过程,提高电池的效率;但在Ti02多孔膜-电解质界面处,通过改善多孔膜的导电性,来提高电池的效率。自组装硅烷单分子层可在Ti02-电解质界面处形成阻挡层,以抑制光生电子由Ti02向电解质传输的复合过程。
⑷化学聚合法和电化学法制备了直径分布较窄的聚苯胺纳米丝,通过二次搀杂获得较高导电能力的聚苯胺纳米丝;去二次搀杂并未改变聚苯胺的纳米丝形貌特点,同时材料仍能保持二次搀杂引起的性能变化。