论文部分内容阅读
染料敏化太阳能电池(DSSC)作为第三代太阳能电池，借助光敏染料高的摩尔消光系数和宽的光响应区间，将太阳能转化为电能，其具有环境友好、材料来源广泛、生产工艺简单、成本低等优势，被认为是硅电池的理想替代品之一。本工作从光伏器件的准固化，再到全固化，p-型DSSC光伏器件的性能优化等展开了系统的研究。对于准固态DSSC，基于高吸光系数喹喔啉染料IQ22，进行了深入的构效关系解析，并从光伏性能、光吸收和电化学等光物理性能、长期稳定性等角度进行了详尽的研究和讨论。为了进一步改善器件的光稳定性，提出以紫外固化树脂为固化介质的全固态电解质体系。从电解质组分、纳米TiO2膜厚、电解质组分微观纵向分布等方面进行了器件参数的优化，得到高性能和高稳定性的光伏器件。另外，对于p-DSSC，作为n-DSSC光伏器件的补充，近年来也受到广泛关注，我们通过对NiO浆料制备方法、旋涂制膜工艺、膜厚度、半导体表面修复等方面的优化研究，大大提升了p-DSSC的光伏性能。 第一章:首先介绍了DSSC发展的背景，对其器件结构、机理以及测试评价指标进行了详细的介绍，总结了光阳极、对电极、敏化剂、电解质近年的发展情况。在此基础上，提出了本文的研究课题以及主要研究内容。 第二章:在高效率喹喔啉染料IQ4的基础上，引入CPDT基团作为π链，辛基链修饰，设计出了新型D-A-π-A分子IQ22。实验表明，使用CPDT取代噻吩基团有利于加强摩尔消光系数，拓宽染料分子的吸光范围，且辛基链的引入，降低了准固态器件中的染料复合情况。基于IQ22的准固态DSSC转换效率达到了8.76％，通过追踪结果表现了其良好的稳定性。 第三章:首次提出以紫外固化树脂为固化媒介的新型全固态DSSC电解质体系，使用常温下紫外光固化的原位固化方法简化了传统全固态聚合物电解质的固化工艺。实验数据表明，新型电解质渗透性极佳、与电极表面接触良好，导电率有明显优势，通过对膜厚、电解质配方的优化，全固态染料敏化太阳能电池(ssDSSC)器件效率达到6.15％，并且稳定性极佳。 第四章:在p-DSSC的研究中，借助旋涂制膜工艺，并利用镍盐对NiO半导体表面进行修复，所制备p-DSSC的最佳效率达到0.158％。