研究目的
采用溶液浇铸法制备羧甲基纤维素钠（NaCMC）薄膜，并研究其作为量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）中固体聚合物电解质的可行性。
研究成果
基于NaCMC的多硫化物固体聚合物电解质成功研制，在68秒浸泡时长下获得最高RTIC值。该电解质表现出阿伦尼乌斯型温度依赖性电导率。采用CMC-68固体电解质的量子点敏化太阳能电池实现了0.90%的最高光电转换效率，这归因于更长的电子寿命和更低的复合速率。
研究不足
该研究的局限性在于NaCMC薄膜在多硫化物电解质中浸泡超过75秒后会发生溶解，这会影响薄膜的完整性和性能。采用固体聚合物电解质（SPE）的量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）效率低于使用液体电解质的同类电池。
1：实验设计与方法选择：
采用溶液浇铸法制备NaCMC薄膜，随后将其浸泡于优化的多硫化物水系电解液中。根据阿伦尼乌斯定律研究电导率与温度的关系。
2：样品选择与数据来源：
将NaCMC薄膜在不同时间（30、60、68和75秒）浸泡于多硫化物电解液中，选用电导率最高的电解液进行后续研究。
3：68和75秒）浸泡于多硫化物电解液中，选用电导率最高的电解液进行后续研究。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：材料包括NaCMC、Triton X-100、Cd(NO3)2·4H2O、TiO2颗粒、Pt溶液、Na2S·9H2O、S、PEG、Zn(CH3COO)2·2H2O、甲醇、乙醇、HNO3及FTO导电玻璃。设备包括烘箱、LCR Hi-Tester、X射线衍射仪和AUT 85988高级电化学系统。
4：Cd(NO3)2·4H2O、TiO2颗粒、Pt溶液、Na2S·9H2O、S、PEG、Zn(CH3COO)2·2H2O、甲醇、乙醇、HNO3及FTO导电玻璃。设备包括烘箱、LCR Hi-Tester、X射线衍射仪和AUT 85988高级电化学系统。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：制备NaCMC薄膜并浸泡于多硫化物电解液中，测试其离子电导率、XRD及介电性能。制备量子点敏化太阳能电池（QDSSCs）并表征其光伏性能。
5：数据分析方法：
通过阻抗数据计算电导率，分析XRD图谱的晶态/非晶态特性，根据J-V曲线计算光伏参数。
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Cadmium nitrate tetrahydrate
purum p.a., ≥ 99% (T)
Sigma-Aldrich
Used as a cationic precursor in the SILAR method for CdS deposition.
-
AUT 85988 advanced electrochemical system
Metrohm Autolab B.V. PGSTAT 128N Netherlands
Metrohm Autolab
Used for J-V characteristics and EIS measurements of QDSSCs.
-
Sodium-carboxymethylcellulose
average Mw 90 000 g mol-1
Sigma-Aldrich
Used as the host material for solid polymer electrolytes.
-
Triton X-100
density = 1.06 g/mL
Sigma-Aldrich
Surfactant used in the preparation of TiO2 paste.
-
Titanium dioxide
P90 and P25
Evonik Industries
Used in the fabrication of photoanodes for QDSSCs.
-
Platinum solution
Solaronix
Used in the preparation of counter electrodes.
-
Sodium sulphide
60% scales
APS Chemicals
Used in the preparation of polysulphide electrolyte.
-
Sulphur
99.5% purity
PC Laboratory Reagent
Used in the preparation of polysulphide electrolyte.
-
Polyethylene glycol
Mw 300 g/mol
Merck Schuchardt OHG
Used in the preparation of TiO2 paste.
-
Zinc acetate-2-hydrate
99% purity
HmbG Chemicals
Used as a cationic precursor in the SILAR method for ZnS deposition.
-
Methanol
99% purity
EAM Sdn Bhd
Solvent used in the preparation of anionic precursor for SILAR method.
-
Ethanol
99% purity
EAM Sdn Bhd
Solvent used in the preparation of cationic precursor for SILAR method.
-
Nitric acid
69% grade AR
Friendemann Schmidt
Used in the preparation of TiO2 paste.
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Fluorine-doped tin oxide
Solaronix
Used as conducting glasses for photoanodes and counter electrodes.
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LCR Hi-Tester
HIOKI 3532-50
HIOKI
Used for impedance measurements of electrolyte films.
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Olympus BTX-II Benchtop X-ray diffractometer
Olympus
Used for XRD measurements of NaCMC films and SPEs.
-
Monochromator
Oriel-Model 70528, LCS-100
Newport Corporation
Used for IPCE measurements of QDSSCs.
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