基于染料敏化光伏器件石墨烯复合物对电极材料的合成及其光伏性能研究
催化对电极足染料敏化光伏器件的重要组成部分，其主要作用是促进外电路电子对I3-的还原，从而产生I-用于染料的还原再生。传统的Pt对电极具有优越的催化活性和导电性，但其较高的成本不利于染料敏化光伏器件的商业化推广。因此设计合成具有高效电荷/电解质扩散通道和较高催化活性的非铂对电极材料对于实现廉价高效光伏器件至关重要。石墨烯具有较高比表面积和优异的导电性，是构建多维导电和离子扩散通道催化对电极的理想基体，本文以石墨烯为基体，合成了一系列二元和三元复合物催化对电极材料，系统探讨了这类材料的光伏性能，主要研究内容如下: (1)通过一步水热法合成了MoS2/RGO复合物对电极材料，通过引入石墨烯来调控MoS2的形貌和结构特性，提高了复合材料对I-/I3-氧化还原电对的催化活性，同时形成更高效的电荷及电解质传输通道，基于此MoS2/RGO复合对电极材料的光伏器件转化效率达到6.41％，优于铂对电极的6.28％。 (2)采用原位聚合方法在氨基功能化石墨烯表面形成聚苯胺，形成共价桥连复合物，并通过优化复合物组成提高其对I-/I3-的催化活性。在此复合物中，聚苯胺具有较高催化活性，石墨烯的良好导电性有利于外电路电子向聚苯胺的高效传输，通过两者之间的协同作用提高对电极的催化活性和电荷/离子的传输，其中a-G-PANI(1∶100)复合物对I-/I3-氧化还原电对具有最高催化活性，用于光伏器件光伏效率与Pt对电极相当。 (3)合成了G-PANI-MoS2三元复合材料，通过PANI和MoS2两种活性成分提高复合物电催化活性。循环伏安测试和电化学交流阻抗测试均证明G-PANI-MoS2三元复合材料对I-/I3-氧化还原电对具有良好的催化活性。通过优化G-PANI-MoS2复合物的组成提高器件光伏性能，光电转化效率最高能达到5.55％，略高于在同等条件下传统的Pt对电极。
染料敏化太阳能电池;石墨烯复合物;电极材料;光伏性能
河南师范大学
硕士
无机化学
蒋凯;杨小丽
2015
中文
TM914.4
82
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）