不同炭材料对电极对染料敏化太阳能电池性能的影响

分别以石墨/ 活性炭/ 炭黑/ 碳纳米管为原料,采用丝网印刷技术制备染料敏化太阳能电池(DSSC)的对电极。 分析比较了各原料的孔结构、比表面积及各原料制膜的方块电阻对组装电池性能的影响。 结果表明,对于制备 DSSC 对电极的原料而言,孔尺寸要有一定的分布范围,孔形状要求口径大于或至少等于体径;比表面积并非越大越好,还应考虑其内部孔结构;制膜的方块电阻并非是影响电池性能的决定性因素。

摇

文章编号:摇1007鄄8827(2012)04鄄0278鄄05

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不同炭材料对电极对染料敏化太阳能电池性能的影响

冯摇俊,摇刘贵山,摇马铁成,摇胡志强,摇吴凯卓,摇张娓娓

(大连工业大学化工与材料学院,辽宁大连116034)

摘摇要:摇分别以石墨/活性炭/炭黑/碳纳米管为原料,采用丝网印刷技术制备染料敏化太阳能电池(DSSC)的对电极。分析比较了各原料的孔结构、比表面积及各原料制膜的方块电阻对组装电池性能的影响。结果表明,对于制备DSSC对电极的原料而言,孔尺寸要有一定的分布范围,孔形状要求口径大于或至少等于体径;比表面积并非越大越好,还应考虑其内部孔结构;制膜的方块电阻并非是影响电池性能的决定性因素。另外,原料的颗粒形状及池性能最佳,光电转化效率达5.87%。

2

排布方式也影响电池的性能。笔者以比表面积31.163m·g-1、方块电阻12.5赘/阴的碳纳米管所制碳膜组装的电

关键词:摇染料敏化太阳能电池;炭材料;丝网印刷;对电极中图分类号:摇TB332

文献标识码:摇A

1摇前言

(DSSC)以来,因其较低的制造成本和可观的光电I鄄,该反应越快,光电响应越好;对电极的电阻是电池的光电转换效率,尤其对大面积染料敏化太阳能电池的影响更加显著。降低电极的表面阻抗对改进大面积太阳能电池的性能十分重要,电极电阻越小,电池内阻越小,电池内部能量损失则越小。由于电阻小、催化效果好,铂(Pt)对电极目前应用最为广对DSSC的性能、长期稳定性以及商业化造成了影泛[7]。但Pt在I鄄/I3鄄电解液中会反应生成PtI4,这就DSSC串联电阻的重要组成部分[4鄄6],其值直接影响DSSC的重要组成部分之一,其作用是将I3鄄还原成转换效率而受到越来越多的关注[1鄄3]。对电极作为

自Gr覿tzel于1991年提出染料敏化太阳能电池

墨/活性炭/炭黑/CNTs对电极,分析比较各原料的孔结构、比表面积,及以不同原料所制对电极的方块电阻,并在相同的实验条件下测试分析各种炭材料对电极所组装电池的性能。

2摇实验

2.1摇对电极的制备

称取一定量的原料(石墨/活性炭/炭黑/碳纳米管),加入适量乙醇和聚氧乙烯辛烷基酚醚(OP乳化剂),研磨约30min得到碳浆,利用丝网印刷技术在FTO导电玻璃片(1.5cm´3cm)上刮膜,然后在氮气保护下于400益热处理30min,即得碳对2.2摇电池组装

在FTO导电玻璃片上刮膜,于500益烧结30min,即得TiO2多孔膜,然后在0.5mMN719染料中染料敏化8h。将敏化后的TiO2电极与碳对电极相对夹好,在中间间隙部位加入液体电解质测试所用的电池。

(0.1mol·L-1LiI、0.05mol·L-1I2),简单密封得到2.3摇性能表征

以TiO2粉体(P25)为原料,利用丝网印刷技术电极。

且其导电性好,对I3鄄还原的催化性能高[9],所以选择适当的炭材料制备DSSC对电极具有较高的研究价值和广泛的应用前景。

近年来,很多学者都致力于炭材料作为DSSC对电极的研究

[10鄄15]

响[8]。炭材料对I鄄/I3鄄电解液具有较好的抗腐蚀性,

10.04%。笔者采用丝网印刷技术以掺杂氟(F)的

摇收稿日期:2012鄄04鄄07;摇修回日期:2012鄄07鄄02

(CNTs)对电极组装的电池光电效率最高达

。Nam

[16]

制备的碳纳米管

SnO2(SnO2:F,简称FTO)导电玻璃为基底,制备石

采用美国SS50ABA型太阳光模拟器模拟太阳

摇作者简介:冯摇俊(1985-),女,河南新乡人,硕士研究生,主要从事炭材料在染料敏化太阳能电池对电极上的应用研究.

E鄄mail:fj2008fj@163.com

摇通讯作者:刘贵山,副教授.E鄄mail:gshanliu@126.com

摇基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划,2006AA05Z417),辽宁省教育厅重点实验室科技项目(2008S017).