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《新型碳材料在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、新型碳材料在染料敏化太陽電池中的應(yīng)用摘要：介紹了新型碳材料在染料敏化太陽電池（DSSCs）中應(yīng)用的研究進展，在TiO2光電極中加入多層碳納米管（MWCNTs）不僅能增加電子壽命，提高電池轉(zhuǎn)換效率，還能減少電極裂紋，增加電極的機械強度；用碳納米粉或碳納米管替代Pt作為對電極能降低電池制作成本，提高電極的電化學(xué)活性，提高電池轉(zhuǎn)換效率，與其他材料復(fù)合還能增加電池機械性能和環(huán)境的穩(wěn)定性。綜述了材料的制備工藝和MWCNTs加入比例對電池性能的影響及單層碳納米管（SWCNT）和Ag復(fù)合作為對電極的性能?？傊?，新型碳材料由于其諸多的優(yōu)點是應(yīng)用在DSSCs中理想的電極材料。關(guān)鍵詞：
2、染料敏化太陽電池；碳納米管；TiO2；電荷轉(zhuǎn)移電阻Abstract:Theapplicationofnewcarbonmaterialsindye-sensitizedsolarcellswasintroduced.TheelectronlifetimeandcellconversionefficiencycouldbeimprovedsignificantlybyaddingMWCNTsintheTiO2electrode.Thisprocesscouldalsoreducetheelectrodecrackandenhancethemechanicalstren
3、gthofelectrode.TheuseofcarbonnanoparticlesandCNTsasthecounterelectrodestoreplacePtcouldreducethecostofcells,andenhancetheelectrochemicalactivityofelectrodeandthecellconversionefficiency.Thecompositefilmofnewcarbonmaterialsandtheothermaterialcouldimprovethemechanicalpropertyandtheenviro
4、nmentstability.Theinfluenceofpreparationtechnologyofmaterials,theMWCNTspercentageonthecellperformanceandtheperformanceofelectrodecomposedofsinglewallcarbonnanotube(SWCNT)andAgwerealsobediscussed.Inaword,thenewcarbonmaterialsareperfectelectrodematerialappliedinDSSCs.Keywords:DSSC;CNT;Ti
5、O2;chargetransferresistance引言：1991年，Gratzel等人[1]報道了基于染料敏化納米晶多孔TiO2薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)化效率可達到7.1%，引起了世界各國科學(xué)家的極大興趣與關(guān)注由于DSSC具有成本低廉，理論轉(zhuǎn)化效率高，制備工藝簡單，對環(huán)境友好等優(yōu)點，成為了新一代太陽電池的研究熱點與重點。目前，其光電轉(zhuǎn)化效率已達到11.1%[2]。DSSC主要由染料敏化半導(dǎo)體薄膜、電解質(zhì)和對電極組成。工作原理是：染料分子吸收太陽光后從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)染料的電子迅速注入到半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中，然后擴散至導(dǎo)電基底，經(jīng)外電路轉(zhuǎn)移至對電極，處于氧化態(tài)的染料
6、通過電解質(zhì)中的氧化還原對還原至基態(tài)，氧化態(tài)的電解質(zhì)從對電極中接受電子而被還原，從而完成了電子輸運的一個循環(huán)過程。目前，半導(dǎo)體薄膜大多采用納米晶TiO2，而對電極大多采用在導(dǎo)電玻璃上鍍一層鉑，但是鉑過于昂貴，為了降低DSSC制作成本而又不影響電池性能，人們嘗試將廉價的碳材料引入到電池中。這些碳材料分為：石墨碳黑碳球碳納米顆粒和碳納米管[3]。早期就有很多人將石墨或者碳黑直接加入到電極材料中進行研究，比如Murakami等人[4]將130mg碳黑與0.2mLTiO2膠體、0.4mL水和0.2mL10%三硝基甲苯(X2100)的水溶液充分研磨得到碳漿。然后用刮涂法將碳漿涂
7、在FTO玻璃上，在室溫干燥10min，然后在450℃空氣中加熱30min，得到對電極，碳膜是由質(zhì)量分數(shù)為93%的碳黑和質(zhì)量分數(shù)為7%的TiO2混合而成。當碳膜厚度為14.47m時，電池的性能最優(yōu)，Jsc=0.0168A/cm2，Voc=790mV，F(xiàn)F=68.5%，η=9.1%，創(chuàng)造了用碳材料作催化基底轉(zhuǎn)化效率的最高值。PinjiangLi等人[5]將碳黑和Pt的混合物分散在2mL蒸餾水和2mL乙醇的混合溶液中。然后將30mg羥乙基纖維素作為粘合劑加入到混合溶液中，將粘液用手術(shù)刀涂在FTO玻璃上制備出Pt/碳黑對電極。用TiO2作為光電極測試DSSC的電池轉(zhuǎn)換效
