染料敏化太阳能电池是新一代非硅基太阳能电池,具有低成本、制备工艺简单、较高的光电转化效率等优点。采用Pt作为对电极,电池的光电转化效率已经超过12%,但是因为Pt是贵重金属,会大大增加电池的成本,给染料敏化太阳能电池的应用增加了困难,研究新型的对电极材料是当今的工作重点。本文用生物质制备多级孔炭和模板法合成氮掺杂有序介孔炭,并对制备的对电极电化学性能进行了研究。以废弃稻壳为原料,通过HF处理天然硅模板得到介孔,再用KOH活化得到具有很大比表面积的多级孔的炭材料。用N2吸附仪、透射电子显微镜、X射线衍射分析样品,结果表明样品是介孔与微孔相互连接相通的多级孔结构。用多级孔炭制备为对电极,并进行循环伏安、交流阻抗和Tafel测试,结果表明电极材料有很高的电化学催化活性、很小的电荷跃迁电阻和很大的电极表面交换电流。用稻壳多孔炭对电极组装成的染料敏化太阳能电池的光电转化效率达到3.16%,是同等条件下Pt转化效率的74.2%。用模板法制备氮掺杂介孔炭,用N2吸附仪和扫描电子显微镜可以看到样品为高度有序且有较大比表面积的氮掺杂介孔炭。通过进行循环伏安、交流阻抗和Tafel测试,表明氮元素的引入使氮掺杂介孔炭对电极的电化学催化性能大大增加。用氮掺杂介孔炭对电极组装成的染料敏化太阳能的转化效率达到6.6%,比同等组装条件下的Pt对电极高出了37.5%。