论文部分内容阅读
本论文对染料敏化太阳能电池固态聚合物电解质体系和有机染料敏化电池体系进行了研究。主要研究内容包括：设计并合成了一系列可用于制备固态电解质的聚合物基质，并将之共混以达到电解质性能的最优化；采用各种表征手段研究了聚合物组分配比、官能团及链结构对电解质光电性能的影响；在聚合物电解质中引入表面修饰的SiO2纳米颗粒以制备高性能固态电解质；制备硅烷偶联剂表面修饰的TiO2电极，研究了表面修饰对界面电子传输及电池光电性能的影响。
1.在聚醋酸乙烯酯(PVAc)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚合物共混体系中，研究了聚合物电解质中聚合物组分、LiI/I2含量、纳米填料加入等对电解质光电性能的影响，最终优化后固态染料敏化太阳能电池的光电转化效率达到2.36％；
2.合成了离子液体聚合物聚(咪唑基齐聚乙二醇甲基丙烯酸酯)碘，并将之应用于固态电解质的制备，研究了电解质中LiI及I2含量、纳米填料加入及TiO2电极膜结构等对固态电解质光电性能的影响。进一步加入聚氧化乙烯(PEO)形成共混聚合物电解质后发现固态电池的光电流和光电压均得到有效提高；
3.制备了低分子量的聚醚型聚氨酯(PEUR)预聚体，将之与PEO共混制备固态电解质。发现PEUR的引进能明显抑制PEO电解质的结晶并改善其渗透性能，有利于固态电池光电流的提高。同时，PEUR在TiO2电极表面的吸附还会导致电极平带电位的负移，引起光电压的提高。最终优化后的固态电解质室温离子电导率高于10-4S.cm-1，光电转化效率达到3.71％；
4.制备了聚合物极性链改性的SiO2(M-SiO2)纳米填料，并将之应用于PEO/PEUR聚合物共混电解质。发现聚合物改性能明显减少纳米粒子在聚合物内的聚集，而且适量M-SiO2的加入能有效提高聚合物电解质的离子电导率和离子扩散系数，并提高固态电池的光电转化效率。当M-SiO2加入量为10wt％时，电池的能量转化效率达到4.86％；
5.制备了硅烷偶联剂修饰的TiO2电极，并以曙红染料为例研究了硅烷偶联剂修饰对有机敏化电极的光电性能及稳定性的作用。发现末端带有NH2官能团的硅烷偶联剂的存在能明显改善电极与染料之间的键合能力进而提高电极的染料吸附能力和稳定性，有利于提高光电流，但同时也会抑制界面电子转移过程。