染料敏化太阳能电池高催化活性硫化镍对电极研究

发布时间：2025-05-07 03:53

　　作为第三代薄膜太阳能电池,染料敏化太阳能电池（DSSC）由于其简单的制备工艺、丰富的原材料和较高的光电转化效率,引起了广泛关注,成为近年来的研究热点。DSSC主要由染料敏化纳米晶薄膜光阳极、电解质和对电极三部分组成。对电极作为DSSC的关键组件之一,承担着从外电路收集电子并催化再生电解质中的氧化还原电对的作用。传统的金属铂对电极具有优秀的电催化活性和良好的导电性,被广泛应用于DSSC。但金属铂的地质储量非常稀少,价格十分昂贵,因此,发展廉价高效的新型对电极材料,对降低DSSC的成本,促进DSSC的大规模应用有重要意义。本文主要发展了三种廉价高效的DSSC新型对电极材料,分别为:有NiS修饰的多孔棉碳纤维薄膜（PCC）材料、NiS纳米线对电极材料和具有蜂窝状多孔结构的NiS薄膜电极材料,对这些材料的制备技术及相关性能进行了系统研究。具体内容如下:1.NiS修饰多孔棉碳纤维（PCC）薄膜电极（NiS/PCC）的制备及电催化性能研究。以普通棉布为原料,在惰性气体氩气的保护下,采用高温碳化法,成功制备了柔性多孔棉碳纤维布（PCC）。一维的碳纤维结构使PCC具有良好的导电性能,而且其孔洞结构使其具...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 化石能源的枯竭和清洁能源的应用
    1.2 太阳能电池的发展
    1.3 DSSC的结构
    1.4 DSSC的工作原理
    1.5 DSSC研究进展
        1.5.1 导电基底
        1.5.2 光阳极
        1.5.3 染料敏化剂
        1.5.4 氧化还原电解质
        1.5.5 对电极
    1.6 选题意义及研究内容
    参考文献
第二章 材料表征和性能测试
    2.1 表征仪器
        2.1.1 扫描电子显微镜
        2.1.2 透射电子显微镜
        2.1.3 X射线衍射仪
    2.2 电催化性能测试方法
        2.2.1 电化学阻抗谱
        2.2.2 循环伏安法
        2.2.3 Tafel极化曲线
        2.2.4 电流密度-电压特性曲线
    2.3 本章小结
    参考文献
第三章 PCC及 NiS/PCC薄膜电极研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 多孔棉碳纤维薄膜的制备和修饰
        3.2.3 DSSC的组装
        3.2.4 电极材料的表征与性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 NiS/PCC复合材料形貌及元素组成分析
        3.3.2 交流阻抗谱分析
        3.3.3 Tafel极化曲线分析
        3.3.4 循环伏安曲线分析
        3.3.5 J-V特性曲线分析
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 NiS纳米线对电极的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 Ni(SO₄)_0.3(OH)_1.4 纳米带的合成
        4.2.3 NiS纳米线对电极的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 形貌表征及元素组成分析
        4.3.2 交流阻抗谱分析
        4.3.3 J-V特性曲线分析
    4.4 本章小结
    参考文献
第五章 具有蜂窝状多孔结构的NiS薄膜电极研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂
        5.2.2 单分散聚苯乙烯微球(PS)的制备
        5.2.3 聚苯乙烯微球模板(PS/FTO)的制备
        5.2.4 蜂窝状多孔NiS薄膜的制备
        5.2.5 平板NiS/FTO和 Pt/FTO对电极的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 聚苯乙烯微球和蜂窝状多孔NiS薄膜的形貌表征
        5.3.2 交流阻抗谱分析
        5.3.3 Tafel极化分析
        5.3.4 J-V特性曲线分析
    5.4 本章小结
    参考文献
第六章 总结
致谢
攻读学位期间的学术成果



本文编号：4043566