研究目的
研究还原氧化石墨烯(rGO)对染料敏化太阳能电池(DSSC)光伏特性的影响以提高其效率。
研究成果
在染料敏化太阳能电池(DSSC)光阳极中引入还原氧化石墨烯(rGO)最初通过增强导电性和光吸收来提高效率。然而,过量的rGO含量会因复合过程和串联电阻增加而导致效率降低。建议在rGO上设置保护层以减少其与电解质的直接接触并提升性能。
研究不足
研究发现,随着还原氧化石墨烯(rGO)含量增加导致光伏性能下降的原因在于:rGO与电解质中氧化还原物质直接接触引发复合反应,以及光阳极层导电性降低。研究同时指出rGO颗粒尺寸也是限制因素,会造成表面不平整及界面接触不良。
1:实验设计与方法选择:
研究采用改进的Hummer法从石墨合成rGO粉末,并制备了两种构型的DSSC电池:rGO与TiO2的叠层结构,以及不同比例的TiO2与rGO复合层结构。
2:样本选择与数据来源:
样本包含不同rGO与TiO2层构型的DSSC电池,通过SEM-EDS、电导率测量及光伏性能测试进行表征。
3:实验设备与材料清单:
设备包括用于rGO沉积的旋涂机、用于TiO2沉积的丝网印刷机、用于形貌分析的SEM,以及用于光伏测量的太阳光模拟器。材料包括石墨棒、TiO2浆料和rGO粉末。
4:实验流程与操作步骤:
先合成并表征rGO,随后用于制备不同构型的DSSC电池,最后测试其电导率和光伏性能。
5:数据分析方法:
电导率采用四探针法测量,光伏性能通过模拟阳光下的电流-电压(I-V)测试分析。
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FTO
surface resistivity = 15Ω/ per square
Conductive substrate for DSSC cells
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TiO2 paste
18-nrt
Dye-Sol
Transparent layer in DSSC photo-anode
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TiO2 paste
Wer-02
Dye-Sol
Reflector layer in DSSC photo-anode
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N719 dye
Solaronix
Dye for sensitizing the TiO2 layer
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Pt
Solaronix
Counter electrode material
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Mosalyte TDE-250
Solaronix
Electrolyte solution for DSSC
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