柔性染料敏化太阳能电池材料制备工艺参数的优化

采用水热法制备TiO2纳米浆,与P25粒子和TiO2散射大粒子混合制成级配浆料。将所得的浆料涂敷在铟掺杂氧化锡-聚苯二甲酸乙二醇酯导电聚合物基板上,并在120～150℃进行热处理制成光阳极薄膜。利用溅射法制备Pt对电极,将其组装成柔性的染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell,DSC)。研究了对电极溅射时间、TiO2薄膜热处理温度、膜厚以及级配浆料中的酸添加量对电池光电性能的影响。结果表明:当对电极Pt溅射时间为30s,TiO2薄膜热处理温度为150℃,膜厚为10.5μm,浆料添加0.05mol/LHNO3时,柔性DSC的光电性能最好,光电转换效率可达4.05%。     

染料敏化太阳能电池碳/碳化铁复合对电极的可控合成及电化学性能

通过溶胶-凝胶法合成了碳/碳化铁(C/Fe_3C)纳米复合物,由于兼具碳高的电子转移效率和碳化铁高的催化活性,可以作为染料敏化太阳能电池的对电极材料。先确定出C/Fe_3C复合物的最佳合成条件,用盐酸对复合物处理后得到不同碳含量的C/Fe_3C复合对电极材料。观察了其微观形貌,研究了由其和TiO_2光阳极组装成的电池的光电性能和由两个相同的C/Fe_3C复合对电极组装成的对称电池的交流阻抗,分析了对电极中碳含量对电池光电性能和交流阻抗的影响。     

磁控溅射法制备染料敏化太阳能电池Pt对电极

采用磁控溅射法,通过控制溅射时间在导电基底FTO上制备出了具有不同载Pt量的Pt/FTO对电极,分析了对电极的表面形貌、晶相结构、透过率等。同时,对不同光照模式下组装的染料敏化太阳能电池(dye sensitized solar cells,DSSCs)的光电性能进行了考察。实验表明,正照射模式下,溅射30 s制备的Pt/FTO对电极能获得优异的光电性能,其组装电池的最高能量转换效率达到8.3%,在正照射模式下具有很好的应用前景;由于所制备对电极透光性较差,背照射模式下组装电池的光电性能较低。     

染料敏化太阳电池中对电极发展现状

染料敏化太阳能电池因其价格和性能的优势得到了广泛关注,作为太阳电池的重要组成部分,电池性能受其影响较大。重点介绍了铂对电极、碳对电极及复合对电极等几种对电极材料,并指出了未来可能的研究方向。     

FTO@Cu_2S复合对电极的制备及性能研究

利用溶胶凝胶法合成10~20 nm的FTO颗粒,制备成FTO基底膜。运用离子交换法将Cu2S颗粒负载到FTO基底膜上,制备出FTO@Cu2S复合对电极。通过控制交换次数来调节Cu2S的负载量。封装电池光电性能测试结果表明,离子交换法制备的对电极可以有效降低电池的内部串阻,提高电池的填充因子,当交换次数为3时,电池的光电转换效率最高可达1.84%。     

染料敏化太阳能电池非铂对电极研究进展

对电极作为染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cell,DSSC）的重要组成部分,对电极材料性能的好坏直接影响着染料敏化太阳能电池的光电转化效率。最常使用的对电极电催化材料是贵金属铂,而铂十分稀少而且价格昂贵,并且铂很容易被碘电解液腐蚀,不利于染料敏化太阳能电池的产业化发展。本文重点综述了2010年以来染料敏化太阳能电池非铂对电极的研究成果,简要说明了对电极在染料敏化太阳能电池中的作用,详细介绍了非铂金属、碳材料、导电聚合物和无机化合物等对电极材料,分析了各类非铂对电极材料的特点、制备工艺、发展前景、优缺点和改进措施。最后提出,继续开发各种成本低、原料易得以及稳定高效的新型非金属对电极材料仍是今后染料敏化太阳能电池研究的一个重要方向。     

染料敏化太阳能电池低铂对电极的制备和性能

采用热分解法制备Pt/ITO电极用于染料敏化太阳能电池（DSSC）。研究了热分解法相关工艺参数,包括烧结条件、不同的黏合剂以及黏合剂用量等。采用扫描电镜（SEM）分析了所制备的Pt/ITO对电极的表面形貌,通过循环伏安法（CV）对其电化学性能进行了表征。结果表明,采用适量羧甲基纤维素钠作为黏合剂,经5次烧结铂载量达到0235 mg/cm2时,Pt/ITO电极即对I^-/I^-₃（I₂）电对的氧化还原过程表现出良好的电催化活性。单体DSSC测试研究表明,所制备的低铂对电极的光电转换效率已接近铂片对电极的水平。     

多壁碳纳米管对电极染料敏化太阳能电池的制备及电化学性能

以钛酸丁酯为钛源,F：SnO2（FTO）为导电玻璃载体,通过溶胶–凝胶法制备TiO2光阳极;并用3种不同多壁碳纳米管（multi-walled carbon nanotubes,MWCNTs）制备对电极。利用X射线衍射仪和热重–差热分析对TiO2光阳极制备过程中晶体结构和热化学变化进行分析;采用扫描电子显微镜、红外光谱...     

量子点敏化太阳电池Cu2S对电极研究进展

对电极是量子点敏化太阳能电池(QDSCs)的重要组成部分,改进对电极是提高QDSCs稳定性,光电转换效率的有效手段之一。本文主要介绍了Cu2S对电极的制备工艺及其存在的优缺点,讨论了Cu2S对电极的在QDSCs应用中的优越性和存在的问题,指出了以Cu2S为对电极是提高QDSCs稳定性和光电转换效率的重要途径。     

染料敏化太阳能电池碳材料对电极的研究进展

简要说明了对电极在染料敏化太阳能电池中的作用,重点综述了2010年以来染料敏化太阳能电池碳材料对电极的研究成果,详细介绍了各类新型碳材料对电极的特点和制备工艺。最后提出,继续开发各种廉价、高效的新型碳材料对电极仍是今后染料敏化太阳能电池研究的一个重要方向。     

染料敏化太阳能电池Pt/NiP/ITO对电极的制备和性能

在ITO导电玻璃表面化学镀NiP合金薄膜,然后电化学沉积Pt纳米粒子,形成染料敏化太阳能电池Pt/NiP/ITO对电极。优化了化学镀NiP合金的工艺条件;研究了NiP的结构和铂载量对Pt/NiP/ITO电极形貌和催化活性的影响。采用原子力显微镜分析Pt/NiP/ITO电极的表面形貌;采用循环伏安法、电化学交流阻抗法表征其电化学性能;采用单体DSSC的光电流–电压曲线表征其光伏性能。测试结果表明,在ITO基体上化学镀NiP合金,提高了电极的导电性和光反射能力,改善了电极表面Pt粒子的分布,使电池的短路电流密度和光电转化效率分别提高了4%和11%。     

Comparative study on surface behaviors of copper current collector in electrolyte for lithium-ion batteries

The chemical and electrochemical stability of Cu current collectors in electrolyte for lithium-ion batteries is investigated. During long-term storage, the surface section of Cu foil is oxidized to copper compounds along with the reduction reaction of electrolyte. A continuous surface film can be formed on the Cu current collector after the foil is immersed in electrolyte for lithium ion batteries at room temperature for 30 days. This surface film is composed of inorganic compounds located in the inner layer and organic/inorganic mixed components stayed outside. It comes from the spontaneous reaction at the interface between Cu foil and electrolyte for the existence of trace water in electrolyte. Different from SEI film spontaneous formation during storage, surface film generated on Cu foil during electrochemical process shows different characteristic and mechanism. By using metal lithium as counter electrode, SEI film on Cu foil in Cu foil/metal Li battery is formed from surface chemical species floating from lithium counter electrode and electrochemical oxidation/reduction process. In contrast, thinner SEI film can be generated merely from electrochemical electrolyte decomposition and precipitation. All the evidences reveal that the structure of SEI film from different conditions is similar, which shows inorganic fluorides located in the inner layer and organic/inorganic mixed lied in the outer layer.     

染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池的对电极结构

通过对染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池的对电极的结构进行改进，设计了一种可大容量储存电解质和补充电解质的新型对电极结构．当染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池因液态电解质挥发泄漏而失效时，可以对其进行液态电解质的及时补充，从而使失效的染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池重新恢复工作．该新型对电极结构为解决染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池由于液态电解质泄漏导致的寿命降低问题提供了一种新的解决方法．     

取向多壁碳纳米管的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

使用经少量氯铂酸处理过的金属钛板作为基底,采用化学气相沉积法获得多壁碳纳米管。扫描电镜观察表明,经过氯铂酸处理过的钛板比未经过处理的钛板表面粗糙度低,获得的碳纳米管有一定取向性。将这种复合体系用作染料敏化太阳能电池的对电极,制作电池并测量其光电性能。与使用未经处理的多壁碳纳米管／钛板对电极的电池相比,使用经过氯铂酸处理...     

9种树叶生物炭作为染料敏化太阳电池对电极的光电性能

将9种由树叶经单步热解获得的生物炭作为对电极催化材料引入染料敏化太阳电池（DSSC）,并在分析生物炭的组织结构和电化学性能的基础上,着重探讨了引起器件光电性能差异的内在原因。结果表明：9种树叶热解获得的生物炭组装的DSSC的转换效率在1.00%~1.85%之间,其中棕叶最佳,樟树叶和杨树叶其次,三者的转换效率均高于1.3%,随后依次为枫叶、红继木叶、椿树叶、杉树叶和松针,桂叶最低。生物炭的孔隙结构是引起相应器件光电性能各异的主要原因。由于棕叶生物炭具有独特的取向孔隙,能缩短电解质扩散距离以及提升催化活性,因此其器件的转换效率最佳。此外,9种生物炭器件的转换效率均高于石墨器件（0.77%）。更优的光电性能主要归功于生物炭具有的多级孔结构和玻璃态碳骨架。     

碳纳米管在染料敏化太阳能电池中的应用

染料敏化太阳能电池结合了染料光敏剂和无机半导体的优势,具有较宽的光谱响应范围、对环境友好、制造工艺简单等特点,应用前景广阔。碳纳米管特殊的几何形状和导电性对于提高染料敏化太阳能电池的光电转化效率有显著作用。本文介绍了碳纳米管在有机染料敏化太阳能电池中各个主要工作部分的应用。     

Recent Advances in Counter Electrodes for Thiolate-mediated Dye-sensitized Solar Cells

Dye-sensitized solar cells (DSSCs) based on disulfide/thiolate (T₂/T⁻) redox couples have attracted remarkable attention due to their high efficiency and low cost. As an indispensible part of DSSCs, counter electrode (CE) design plays a crucial role in high efficiency DSSCs. This mini-review paper selectively reviews the recent advances in T-mediated DSSCs using novel CE (namely cathode) materials, mainly including noble metal platinum (Pt), carbon materials, transition metal compounds (TMCs), polymers, and hybrids, thus highlighting the merits and demerits of alternative Pt catalysts, and the prospects and challenges of Pt-free CEs for the development of high-performance and low-cost DSSCs.     

The effect of foamed cement nanocomposite as counter electrode on the performance of dye-sensitized solar cell

Improper interparticle connection between carbon-based materials, poor interface bonding between the carbon counter electrodes (CEs) and substrate, and low surface area are the main limitations of carbon-based CEs in dye-sensitized solar cells. In this study, we utilized foamed cement and binder for adherence and surface area improvement in carbon-based CEs, such as graphite, multi-walled carbon nanotubes, and carbon black (CB). The results revealed that incorporating foamed cement into carbon materials improved the resistance, short-circuit current density, fill factor, and power conversion efficiency of the device. The porous cement/CB nanocomposite CE with a photoconversion efficiency of 5.51% exhibited the best photovoltaic performance. Moreover, this nanocomposite electrode showed an enhancement catalytic activity by high current density in cyclic voltammogram, low charge transfer resistance $(R_{CT}$) in electrochemical impedance spectroscopy, and high exchange current density in Tafel measurements compared to other electrodes. The porosity of foamed cement has been found to be the main cause of its superior photovoltaic performance, which expands the contact area with the electrode and enables rich ion transport. Additionally, the enhanced performance was due to strong bonding, crack-free deposited films, superior conductivity, and high catalytic activity.