用于染料敏化太阳能电池的聚炳烯酸(酯)/聚乙二醇/I-/I3-聚合物凝胶电解质的研究

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本文主要研究了聚丙烯酸(酯)/聚乙二醇(PEG)/I-/13-聚合物凝胶电解质及其在染料敏化太阳能电池(DSSC)中的应用。主要研究内容如下：
　　 ⑴制备新型聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)/聚乙二醇400/I-/I3-(P(MMA-BA)/PEG400/I-/I3-)聚合物凝胶电解质。基于该凝胶电解质的DSSC的光伏转换效率η=0.91％(0.16cm2，AM1.5，100 mW.cm-2)。制备了新型聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)/聚乙二醇400/I-/I3-(P(MMA-BA-MAA)/PEG400/I-/I3-)聚合物凝胶电解质。优化后的聚合物凝胶电解质组分为：20wt.％P(MMA-BA-MAA)/PEG400，0.6 mol/L NaI，0.06 mol/L I2，溶剂为γ-丁内酯(GBL)；30℃时电导率达到3.12 mS.cm-1。优化后DSSC的η=3.63％(0.16cm2，AM1.5.100 mW.cm-2)和2.10％(0.36cm2，AM1.5，100 mW.cm-2)，与相应的基于液体电解质DSSC的η相当，η=3.83％(0.16cm2)和2.23％(0.36cm2)。
　　 ⑵发现对基于液体电解质DSSC的η有促进作用的电解质添加剂叔丁基吡啶(TBP)、吡啶(PY)、异硫氰酸胍(GuSCN)，对P(MMA-BA-MAA]/PEG400/NaI/I2聚合物凝胶电解质存在不同的效果，这归因于聚合物凝胶电解质中存在离子键和氢键作用。发现TBP和GuSCN对η有抑制作用，而PY对η有促进作用。由于该聚合物凝胶电解质中存在离子键和氢键作用，所以含有COOH的聚合物体系在形成稳定的凝胶和碱性添加剂匹配之间存在一个最优化配方。
　　 ⑶用IR分析了聚合物凝胶电解质中的氢键作用。用热失重(TGA)研究了聚合物的热稳定性。用太阳能光伏系统测试了DSSC的光伏性能。同时，测试了DSSC的外量子效率(IPCE)以及电池的交流阻抗(EIS)。
　　 ⑷合成了(丙烯酸/烯丙氧基聚乙二醇)共聚物(PAA/APEG)，制备可用于DSSC的聚合物凝胶电解质PAA/APEG/KI/I2/GBL。考察了交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺(Bis)对PAA/APEG吸液率的影响，研究表明，当交联剂Bis含量为单体2wt.％时，PAA/APEG的吸液率最高，30℃电导率可达6.892mS.cm-1。与相应的液体电解质NaI/I2/GBL的σ=7.79 mS.cm-1相当，远大于聚合物固体电解质(σ=10-3～10-5 mS.cm-1)。以上各体系分别用1H NMR和IR对聚合物分子结构进行了表征。

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作者
张亮;
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作者单位

华东师范大学;

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授予单位华东师范大学;
学科高分子化学与物理
授予学位硕士
导师姓名宋春梅;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类聚苯二甲酸二丙烯酸酯类;电解质溶液理论;
关键词
染料敏化; 聚丙烯酸酯; 凝胶电解质; 光伏转换; 太阳能电池;

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