研究目的
研究通过静电纺丝技术,利用无毒且廉价的材料制备染料敏化太阳能电池(DSSC)全固态层,以实现环保的太阳能采集。
研究成果
该研究成功证明了采用环保材料通过静电纺丝技术制备染料敏化太阳能电池(DSSC)全固态层的可行性。虽然目前效率低于传统方法,但该方案避免了纤维基DSSC常见的短路等问题,并为未来通过多种优化途径提升性能开辟了道路。
研究不足
全电纺DSSC的效率低于玻璃基底电池,这归因于对电极上石墨覆盖不完全以及TiO2上染料吸附不足。研究表明需要进一步优化以提高效率和稳定性。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过电纺丝技术制备了染料敏化太阳能电池(DSSC)的全固态层,包括采用石墨催化剂的对电极、薄型绝缘阻隔层以及由天然染料着色聚合物溶液制成的含半导体TiO2的前电极。两个电极均在注入液态电解质前涂覆导电聚合物。
2:样本选择与数据来源:
样本包含用于DSSC各层的电纺纳米纤维毡,同时制备玻璃电极参考电池作为对比。
3:实验设备与材料清单:
使用"Nanospider Lab"电纺机、共聚焦激光扫描显微镜(VK-8710)、Keithley 2450源表、AM 1.5G光谱太阳模拟器(LS0500),材料包括聚丙烯腈(PAN)、石墨粉、二甲基亚砜(DMSO)、TiO2纳米粉、天然染料及PEDOT:PSS。
4:0)、Keithley 2450源表、AM 5G光谱太阳模拟器(LS0500),材料包括聚丙烯腈(PAN)、石墨粉、二甲基亚砜(DMSO)、TiO2纳米粉、天然染料及PEDOT:
4. 实验流程与操作步骤:在特定条件下进行电纺丝,随后进行PEDOT:PSS浸涂、干燥、DSSC组装及电解质填充,最后在模拟阳光下测量电学特性。
5:实验流程与操作步骤:
5. 数据分析方法:通过测量和分析电流-电压特性确定DSSC的效率。
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Sourcemeter
Keithley 2450
Keithley
Used to measure current-voltage curves of the DSSCs.
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Solar simulator
LS0500 with AM 1.5 G spectrum
LOT-Quantum Design GmbH
Used to apply 100 mW/cm2 of simulated sunlight for DSSC testing.
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Nanospider Lab
Electrospinning machine
Elmarco Ltd.
Used for electrospinning the nanofiber mats for DSSC layers.
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Confocal laser scanning microscope
VK-8710
Keyence
Used to investigate the morphology of the nanofiber mats.
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