聚合时间对染料敏化太阳能电池中聚苯胺对电极结构和性能的影响

王莎莎 ,  芦姗 ,  苏佳 ,  郭正凯 ,  李学敏 ,  张雪华 ,  何声太 ,  贺涛

引用本文: 王莎莎, 芦姗, 苏佳, 郭正凯, 李学敏, 张雪华, 何声太, 贺涛. 聚合时间对染料敏化太阳能电池中聚苯胺对电极结构和性能的影响[J]. 物理化学学报, 2013, 29(03): 516-524. doi: 10.3866/PKU.WHXB201301092 shu
Citation:  WANG Sha-Sha, LU Shan, SU Jia, GUO Zheng-Kai, LI Xue-Min, ZHANG Xue-Hua, HE Sheng-Tai, HE Tao. Influences of Polymerization Time on Structure and Properties of Polyaniline Counter Electrodes in Dye-Sensitized Solar Cells[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(03): 516-524. doi: 10.3866/PKU.WHXB201301092 shu

聚合时间对染料敏化太阳能电池中聚苯胺对电极结构和性能的影响

  • 基金项目:

    科技部(2010DFB63530) (2010DFB63530)

    国家自然科学基金(51043010, 21203039) (51043010, 21203039)

    中国科学院项目百人 

    中国科学院光化学转换与功能材料重点实验室(理化技术研究所) (理化技术研究所)

    天津市应用基础及前沿技术研究计划(09JCYBJC27200)资助项目 (09JCYBJC27200)

摘要:

采用恒电压方法, 以掺杂氟的SnO2 (FTO)导电玻璃为基底, 采用不同的聚合时间制备SO42?掺杂的聚苯胺对电极(PANI CEs). 利用扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱、循环伏安法(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等技术详细研究了聚合时间对PANI CEs的表面形貌、结构(如掺杂度、共轭性、氧化态等)和对I?/I3?的催化活性的影响. SEM结果表明PANI在FTO上的生长分两个阶段. 适当增加聚合时间可以增加PANI CEs的比表面积, 为催化I?/I3?反应提供更多的活性位点, 同时聚苯胺链的共轭性、半氧化态聚苯胺(EB)结构的含量和对阴离子SO42?的掺杂度会随着增加, 进而PANI 的导电率也逐渐增大. 然而, 聚合时间过长会引起薄膜厚度的增加和氧化结构的过多, 使PANI CEs的导电率降低, 电子在PANI 薄膜中的传输阻抗增加, 进而影响其对I?/I3?的催化性能. 聚合时间为300 s 时制备出的PANI 薄膜作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极和以D149 为染料时, 获得的最高电池光电转换效率为5.30%, 可达到基于Pt 对电极电池效率的88%. 因此, 通过电化学方法制备的PANI CEs有望代替贵金属Pt CEs用于DSSCs中.

English

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  • 发布日期:  2013-02-25
  • 收稿日期:  2012-11-05
  • 网络出版日期:  2013-01-09
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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