论文部分内容阅读
柔性DSCs具有器件柔性、质量轻、便于携带、易于实现大规模化生产、以及更广阔的应用领域而被视为是实现DSCs实用化的一个突破口。本论文以制备柔性DSCs为出发点，分别在柔性金属钛基底和柔性导电高分子基底(ITO/PEN)上制备了柔性工作电极;在ITO/PEN基底上采用电化学还原沉积法和紫外光辅助还原法分别制备了柔性载铂电极，并对组装的柔性DSCs的性能做了系统的研究，主要研究结果如下:
1.研究了电解液中I2浓度对基于背面照射和正面照射的电池性能的影响。结果表明，采用含0.05 M I2的电解液的电池在正面照射情况下取得了最佳的效果，电池效率为7.07％;当I2浓度为0.02 M时，背面照射的电池取得最佳效率，为6.09％。研究了预处理方法对电池性能的影响。研究发现，机械打磨、HF腐蚀、电化学抛光等三种预处理方法都能有效地提高电池的效率，其中在HF处理的基底上制备的电池取得了最佳效果，电池的效率达7.89％。
2.设计了两段恒电流法在ITO/PEN基底上制备载铂对电极。研究了两段电流的大小对铂颗粒的分布和形貌的影响。在优化条件下制备的载铂电极在400-800 nm区间内的透光率达75.3％，界面转移电阻Rct值为2.8Ω·cm2。与在钛基底上制备工作电极一起组装的柔性DSCs的效率为6.23％。采用电解后处理可进一步提高电极的透光率和催化活性，电池的效率提高到6.53％。
3.采用紫外光辅助还原法在TiO2薄层修饰的ITO/PEN基底上制备了载铂对电极:通过基底的功能化修饰和光致铂还原沉积两个步骤来实现。制备的载铂电极的透光率高达76.5％，Rct值低至0.66Ω·cm2。胶带实验和交流电化学阻抗谱测试表明，采厨该方法制备的对电极具有高的机械稳定性和化学/电化学稳定性。与在钛基底上制备的工作电极组装成的背面照射的DSCs取得了8.12％的光电转化效率。与在透明ITO/PEN基底上制备的工作电极一起制备了双面柔性电池，电池在正面光照和背面光照下分别取得了6.96％和6.26％的效率。
4.设计合成了Sb、In共掺杂的SnO2溶胶(SITO-sol)，用该溶胶作为化学交联剂与TiO2胶体混合制备了可用于丝网印刷的凝胶态胶体。采用该胶体和紫外光照后处理的方法在ITO/PEN基底上低温制备了兼具优异的机械性能和电化学性能的工作电极。4 wt％的SITO的加入可显著提高电池的短路光电流密度和填充因子，最终使电池的效率提高了45％，达到6.59％。Al2O3的表面修饰使得电池效率进一步提高到7.12％。该方法制备的纳晶薄膜具有多孔结构，采用凝胶态电解质时，柔性DSCs取得了3.02％的效率。