研究目的
为开发用于高性能双面染料敏化太阳能电池(DSSCs)的透明碳基对电极,该电极需具备卓越的电催化活性、导电性、电化学稳定性及高透明度。
研究成果
该研究成功开发出用于双面染料敏化太阳能电池的透明碲掺杂介孔碳对电极,在正面和背面光照下均展现出高功率转换效率。这种TeMC对电极具有优异的电催化活性、导电性和电化学稳定性,同时保持高透明度。这一进展表明,有望在不影响光伏性能的前提下,开发出更稳定高效的双面DSSC。
研究不足
该研究承认,尽管TeMC对电极(CE)表现出高性能,但其透光率略低于铂对电极(Pt CEs),这影响了双面染料敏化太阳能电池(DSSCs)的背面辐照性能。此外,TeMC材料在工业应用中的电化学稳定性和可扩展性尚未得到广泛探索。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过在碲类金属存在下采用简单的稳定化和碳化方法制备了碲掺杂介孔碳(TeMC)材料。为优化对电极(CEs)性能,制备了不同碳化温度的多种TeMC材料。
2:样品选择与数据来源:
TeMC材料通过聚丙烯腈-嵌段-聚(丙烯酸正丁酯)(PAN-b-PBA)嵌段共聚物与碲粉混合后热解制得,随后经洗涤去除未反应的碲。
3:实验设备与材料清单:
所用材料包括正丁基丙烯酸酯、α,α'-偶氮异丁腈、溴化铜(CuBr2)、乙基α-溴异丁酸酯、丙烯腈、2,2'-联吡啶、氯化铜(CuCl)、氧化铝(Al2O3)、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醇、甲苯、甲醇及碲,均购自Sigma-Aldrich公司。
4:2)、乙基α-溴异丁酸酯、丙烯腈、2,2'-联吡啶、氯化铜(CuCl)、氧化铝(Al2O3)、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醇、甲苯、甲醇及碲,均购自Sigma-Aldrich公司。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:将PAN-b-PBA共聚物与碲粉混合,在空气氛围中稳定化后于氮气氛围下进行不同温度的碳化处理。所得材料经盐酸和氢氧化钾溶液洗涤以去除未反应的碲。通过电喷雾法制备TeMC电极,并通过模拟电池测试评估其性能,最终应用于双面染料敏化太阳能电池(DSSC)器件。
5:数据分析方法:
通过电化学阻抗谱(EIS)、循环伏安法(CV)和塔菲尔极化曲线评估TeMC材料的电催化活性;通过测量电流-电压(J-V)特性及入射光子-电流转换效率(IPCE)评估DSSC器件性能。
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Field emission scanning electron microscopy
FE-SEM
Hitachi
To confirm the surface morphology and porous structure of the TeMC materials.
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High-resolution transmission electron microscopy
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JEOL Ltd.
To confirm the surface morphology and porous structure of the TeMC materials.
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EIS
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CV
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