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电化学阻抗谱研究聚合物凝胶电解质对染料敏化太阳能电池性能的影响
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:Acta Physico - Chimica Sinica
  • 时间:2012.11
  • 页码:2669-2675
  • 分类:O646[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北京石油化工学院材料科学与工程系,特种弹性体复合材料北京市重点实验室,北京102617, [2]北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029, [3]中国科学院化学研究所分子科学中心、光化学重点实验室,北京100080
  • 相关基金:国家自然科学基金(51103013); 北京市教育委员会科技计划(KM201110017007)和北京市属高等学校人才强教计划(PHR201108359)资助项目
  • 相关项目:染料敏化太阳能电池中原位化学交联聚合物凝胶电解质体系的设计、合成及电化学性能研究
作者: 戴玉华|
中文摘要:

用甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)与N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)共聚物P(HEMA-NVP)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)与N-乙烯基吡咯烷酮共聚物P(MMA-NVP)为原料制备了聚合物凝胶电解质, 用电化学阻抗谱(EIS)研究了聚合物凝胶电解质中聚合物基质的结构与组成对准固态染料敏化太阳能电池(DSSCs)光伏性能的影响. 不同交联剂用量、不同HEMA用量的P(HEMA-NVP)共聚物及不同MMA用量的P(MMA-NVP)吸收液态电解质后分别形成HGelI、HGelII、MGel凝胶电解质. 结果发现, 随共聚物P(HEMA-NVP)中交联剂由0.1%(w, 下同)增大到0.6%时, 形成的HGelI 组装的DSSCs的光电转化效率(η)先增大后降低, 交联剂用量为0.4%时, DSSCs的η为最大, 为5.54%(光强100 mW·cm-2). 同时, 比较HGelII 系列和MGel 系列DSSCs的光电性能参数发现, 含有羟基的HGel 系列的η要高于MGel 系列, 而后者的开路电压(Voc)值高于前者. 在HGelII 系列中, HEMA含量为60%(w)时, DSSCs的η最高. 电化学阻抗谱分析表明共聚物中交联结构的不同影响了电池内部的界面阻抗及离子的传输, 引入羟基有利于降低界面阻抗. 通过调整共聚物中交联剂用量和羟基含量可改善DSSCs的光伏性能.

英文摘要:

The effects of gel electrolyte polymer matrix structure and composition on the photovoltaic properties of quasi-solid state dye-sensitized solar cells (DSSCs) were investigated using two series of copolymers, poly(hydroxy ethyl methacrylate-N-vinyl) pyrrolidone P(HEMA-NVP) and poly(methyl methacrylate- N-vinyl pyrrolidone) P(MMA-NVP), by electrochemical impedance spectroscopy (EIS). P(HEMA-NVP) copolymers with various crosslinking agent and N-vinyl pyrrolidone (NVP) contents, as well as P(MMA-NVP) copolymers with various NVP content, absorbed liquid electrolyte to form gel electrolytes HGelI, HGelII, and MGel, respectively. It was found that with increasing copolymer P(HEMA-NVP) crosslinking agent content, from 0.1 to 0.6% (w), the power conversion efficiency (η) of DSSCs based on HGelI initially increased and then decreased. A maximum conversion efficiency of 5.54% at 100 mW·cm-2 was observed when crosslinker content was 0.4% (w). Meanwhile, we compared the parameters of DSSCs based on HGelII with those of DSSCs based on MGel. The conversion efficiencies of the former, which contained hydroxy groups, were all higher than those of the latter, while the open circuit voltages (Voc) of the latter were larger than those of the former. DSSCs assembled with HGelII with a HEMA content of 60% exhibited the highest conversion efficiency, at 100 mW·cm-2. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) investigations showed that copolymer crosslinking structure affected the internal resistance and ionic conductivity of the resulting DSSCs, while addition of hydroxy groups decreased the interfacial resistance. Thus, the photovoltaic performance of DSSCs can be improved by tuning the crosslinking structure and the hydroxy content of the copolymer.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781