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电解质咪唑盐聚离子液体凝胶电解质合成与其在染料敏化太阳能电池中运用

收藏本文 2024-02-02 点赞:8916 浏览:24857 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:染料敏化太阳能电池(DSSC)三个组成部分(染料敏化光阳极、对电极和电解质)中,电解质在染料还原再生或空穴传输历程中发挥重要作用。传统的液体电解质虽能实现染料的高效还原再生和DSSC的高光电转换效率,但是有机溶剂有着的易挥发、易泄漏等缺陷导致DSSC长期稳定性较差。另外,常用的(I_3/I)氧化还原对,对金属电极有腐蚀作用,对可见光的吸收降低了电池的工作效率。针对上面陈述的不足,本论文开展了基于聚离子液体凝胶电解质,和非碘氧化还原对DSSC的探讨,主要内容如下:(1)利用1--3(三乙氧基硅丙烷)咪唑氯(TMICl)离子液体表面修饰TiO_2纳米粒子,制备基于离子液体修饰的TiO_2纳米粒子/离子液体/聚离子液体凝胶电解质。电池在50mW cm~(-2)光强下光电转换效率达到5.67%。与未修饰的TiO_2纳米粒子相比,离子液体修饰过的TiO_2纳米粒子/聚离子液体复合凝胶电解质有更高光电转换效率(η)和更好的稳定性。(2)设计合成了双咪唑阳离子聚离子液体,制备了离子液体/聚离子液体电解质。这种大π-π咪唑结构在电池中更有利于电荷在电池中的传输,可以提升DSSC的性能。在100mW cm~(-2)光强下,双咪唑阳离子聚离子液体基的凝胶电池的效率为5.92%,并展现了更好的稳定性。(3)合成了咪唑盐功能化TEMPO([MeIm-TEMPO][TFSI]),并运用于非碘离子液体电解质染料敏化太阳能电池中。在100mW cm~(-2)光强下电池光电转换效率达到3.88%。当在电解质中掺入1-丙基-3-咪唑碘盐(PMII)时,PMII/[MeIm-TEMPO][TFSI]混合氧化还原对在3-甲氧基丙腈有机溶剂中和离子液体中,在50mW cm~(-2)光强下分别达到9.29%和6.94%。关键词:聚离子液体论文染料敏化太阳能电池论文凝胶电解质论文TEMPO论文

    中文摘要4-5

    Abstract5-10

    第一章 绪论10-22

    1.1 染料敏化太阳能电池(DSSC)的探讨背景及工作原理10-12

    1.1.1 DSSC 的结构10

    1.1.2 DSSC 的工作原理10-12

    1.2 衡量 DSSC 性能的参数12-14

    1.3 DSSC 中电解质的探讨进展14-21

    1.3.1 有机溶剂液态电解质14

    1.3.2 离子液体电解质14-15

    1.3.3 准固态电解质15-19

    1.3.4 固态电解质19-20

    1.3.5 氧化还原电对20-21

    1.4 本论文的探讨内容设计21

    1.5 本论文的革新之处21-22

    第二章 基于离子液体表面修饰 TiO_2纳米粒子准固态电解质在 DSSC 中的运用22-34

    摘要22

    2.1 引言22

    2.2 实验部分22-26

    2.2.1 实验材料和实验仪器22-23

    2.2.2 离子液体和聚离子液体的合成23-25

    2.2.3 TMICl 离子液体修饰 TiO_2纳米粒子的制备25

    2.2.4 复合凝胶电解质的制备25

    2.2.5 染料敏化太阳能电池的制作25-26

    2.2.6 表征和测试策略26

    2.3 结果与讨论26-33

    2.3.1 TMICl 离子液体修饰 TiO_2纳米粒子(IL-TiO_2)的表征26-27

    2.3.2 电解质电导率和 I_3 扩散系数的测试27-28

    2.3.3 电池性能表征28-30

    2.3.4 不同电解质电池的电化学阻抗谱图30-32

    2.3.5 电池稳定性的测试32-33

    2.4 结论33-34

    第三章 双咪唑盐聚离子液体的合成及其在 DSSC 中的运用34-45

    摘要34

    3.1 引言34-35

    3.2 实验部分35-36

    3.2.1 实验材料和实验仪器35

    3.2.2 离子液体和聚离子液体的合成35-36

    3.2.3 聚离子液体凝胶电解质的制备36

    3.2.4 染料敏化太阳能电池的制作36

    3.2.5 表征和测试策略36

    3.3 结果与讨论36-44

    3.3.1 聚离子液体的性能表征36-38

    3.3.2 电解质性质的表征38-39

    3.3.3 电池性能的表征39-41

    3.3.4 电池电化学阻抗谱图41-43

    3.3.5 电池稳定性的测试43-44

    3.4 结论44-45

    第四章 咪唑盐离子液体功能化 TEMPO 非碘氧化还原对离子液体电解质在 DSSC中的运用45-58

    摘要45

    4.1 引言45-46

    4.2 实验部分46-48

    4.2.1 实验材料和实验仪器46

    4.2.2 咪唑型离子液体功能化 TEMPO 的合成46-47

    4.2.3 电解质的配制47

    4.2.4 染料敏化太阳能电池的制作47

    4.2.5 表征和测试策略47-48

    4.3 结果与讨论48-57

    4.3.1 离子液体的性能表征48-49

    4.3.2 循环伏安和紫外的测试49-51

    4.3.3 咪唑功能化 TEMPO 基离子液体非碘氧化还原对电池的性能测试.51-54

    4.3.4 咪唑盐功能化 TEMPO 离子液体/PMII 混合氧化还原对电池性能的测试54-57

    4.4 结论57-58

    第五章 总结与展望58-60

    5.1 全文总结58

    5.2 展望58-60

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