附着性能优异的碳对电极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

储玲玲 高玉荣 武明星 王琳琳 马廷丽

引用本文: 储玲玲, 高玉荣, 武明星, 王琳琳, 马廷丽. 附着性能优异的碳对电极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用[J]. 物理化学学报, 2012, 28(07): 1739-1744. doi: 10.3866/PKU.WHXB201204232 shu
Citation:  CHU Ling-Ling, GAO Yu-Rong, WU Ming-Xing, WANG Lin-Lin, MA Ting-Li. Fabrication and Application of a Carbon Counter Electrode with Excellent Adhesion Properties for Dye-Sensitized Solar Cells[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(07): 1739-1744. doi: 10.3866/PKU.WHXB201204232 shu

附着性能优异的碳对电极的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(50773008) (50773008)

    国家高技术研究发展计划(863) (2009AA03Z220)资助项目 (863) (2009AA03Z220)

摘要:

通过引入一种低成本商业导电碳浆(CC)作为粘结剂, 以色素碳黑(Cb)作为催化材料, 成功制备了Cb-CC对电极. 着重解决传统碳对电极的主要问题, 即碳与导电基底的附着力问题. 附着力测试结果表明: CC的引入改善了Cb与导电基板之间的附着力, 同时增强了碳对电极的导电性和稳定性. 扫描电镜(SEM)结果显示, CC与Cb混合后, 碳膜的多孔结构依然存在, 即这种对电极能同时增加导电性和催化活性. 采用循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)对Cb-CC对电极的催化活性进行了研究. 光电性能测试结果表明, 基于Cb-CC染料敏化太阳能电池(DSSC)的能量转换效率达到了6.54%, 进一步优化后, 当Cb和CC的质量比为23:77 时效果最佳, 达到最高效率6.81%. 此外, 基于Cb-CC的DSSC长期稳定性测试结果表明, 700 h后各项光电参数无明显下降. 该实验成果为增强整体电池的稳定性和促进低成本DSSC产业化奠定了基础.

English

    1. [1]

      (1) Snaith, H. J.; Schmidt-Mende, L. Adv. Mater. 2007, 19, 3187.doi: 10.1002/adma.200602903

      (1) Snaith, H. J.; Schmidt-Mende, L. Adv. Mater. 2007, 19, 3187.doi: 10.1002/adma.200602903

    2. [2]

      (2) Papageorgiou, N.; Maier,W. F.; Grätzel, M. Electrochem. Soc.1997, 144, 876. doi: 10.1149/1.1837502(2) Papageorgiou, N.; Maier,W. F.; Grätzel, M. Electrochem. Soc.1997, 144, 876. doi: 10.1149/1.1837502

    3. [3]

      (3) Ma, T. L.; Fang, X. M.; Akiyama, M.; Inoue, K.; Noma, H.;Abe, E. Electroanal. Chem. 2004, 574, 77. doi: 10.1016/j.jelechem.2004.08.002(3) Ma, T. L.; Fang, X. M.; Akiyama, M.; Inoue, K.; Noma, H.;Abe, E. Electroanal. Chem. 2004, 574, 77. doi: 10.1016/j.jelechem.2004.08.002

    4. [4]

      (4) Fang, X. M.; Ma, T. L.; Guan, G. Q.; Akiyama, M.; Kida, T.;Abe, E. J. Electroanal. Chem. 2004, 570, 257. doi: 10.1016/j.jelechem.2004.04.004(4) Fang, X. M.; Ma, T. L.; Guan, G. Q.; Akiyama, M.; Kida, T.;Abe, E. J. Electroanal. Chem. 2004, 570, 257. doi: 10.1016/j.jelechem.2004.04.004

    5. [5]

      (5) Nazeeruddin, M. K.; Kay, A.; Rodicio, I.; Humphry-Baker, R.;Mueller, E.; Liska, P.; Vlachopoulos, M.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6382. doi: 10.1021/ja00067a063(5) Nazeeruddin, M. K.; Kay, A.; Rodicio, I.; Humphry-Baker, R.;Mueller, E.; Liska, P.; Vlachopoulos, M.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6382. doi: 10.1021/ja00067a063

    6. [6]

      (6) Li, P. J.;Wu, J. H.; Lin, J. M.; Huang, M. L.; Lan, Z.; Li, Q. H.Electrochim. Acta 2008, 53, 4161. doi: 10.1016/j.electacta.2007.12.073(6) Li, P. J.;Wu, J. H.; Lin, J. M.; Huang, M. L.; Lan, Z.; Li, Q. H.Electrochim. Acta 2008, 53, 4161. doi: 10.1016/j.electacta.2007.12.073

    7. [7]

      (7) Gao, F.;Wang, Y.; Shi, D.; Zhang, J.;Wang, M. K.; Jing, X. Y.;Humphry-Baker, R.;Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M.J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10720. doi: 10.1021/ja801942j(7) Gao, F.;Wang, Y.; Shi, D.; Zhang, J.;Wang, M. K.; Jing, X. Y.;Humphry-Baker, R.;Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M.J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10720. doi: 10.1021/ja801942j

    8. [8]

      (8) Olsen, E.; Hagen, G.; Eric Lindquist, S. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2000, 63, 267. doi: 10.1016/S0927-0248(00)00033-7(8) Olsen, E.; Hagen, G.; Eric Lindquist, S. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2000, 63, 267. doi: 10.1016/S0927-0248(00)00033-7

    9. [9]

      (9) Gao, B.; Chen, S. Y.; Fu, Q. B.; Yuan, C. Z.; Zhang, X. G.Trans. Nonferrous Met. Soc. China 2009, 19, 1642. [高博,陈胜尧, 傅清宾, 原长洲, 张校刚. 中国有色金属学报, 2009,19, 1642.](9) Gao, B.; Chen, S. Y.; Fu, Q. B.; Yuan, C. Z.; Zhang, X. G.Trans. Nonferrous Met. Soc. China 2009, 19, 1642. [高博,陈胜尧, 傅清宾, 原长洲, 张校刚. 中国有色金属学报, 2009,19, 1642.]

    10. [10]

      (10) Zhu, Q. F.; Zhang, H. Y.; Chen, Y. M.; Chen, Y. T.; Chen, L. C.;Yang, D. Y. Acta Optica Sinica 2008, 28, 1824. [朱清锋, 张海燕, 陈易明, 陈雨婷, 陈列春, 杨大勇. 光学学报, 2008, 28,1824.] doi: 10.3788/AOS20082809.1824(10) Zhu, Q. F.; Zhang, H. Y.; Chen, Y. M.; Chen, Y. T.; Chen, L. C.;Yang, D. Y. Acta Optica Sinica 2008, 28, 1824. [朱清锋, 张海燕, 陈易明, 陈雨婷, 陈列春, 杨大勇. 光学学报, 2008, 28,1824.] doi: 10.3788/AOS20082809.1824

    11. [11]

      (11) Murakami, T. N.; Ito, S.;Wang, Q.; Nazeeruddin, M. K.;Bessho, T.; Cesar, I.; Liska, P.; Humphry-Baker, R.; Comte, P.;Pechy, P.; Grätzel, M. J. Electrochem. Soc. 2006, 153, 2255.doi: 10.1149/1.2358087(11) Murakami, T. N.; Ito, S.;Wang, Q.; Nazeeruddin, M. K.;Bessho, T.; Cesar, I.; Liska, P.; Humphry-Baker, R.; Comte, P.;Pechy, P.; Grätzel, M. J. Electrochem. Soc. 2006, 153, 2255.doi: 10.1149/1.2358087

    12. [12]

      (12) Imoto, K.; Takahashi, K.; Yamaguchi, T.; Komura, T.;Nakamura, J.; Murata, K. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2003,79, 459. doi: 10.1016/S0927-0248(03)00021-7(12) Imoto, K.; Takahashi, K.; Yamaguchi, T.; Komura, T.;Nakamura, J.; Murata, K. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2003,79, 459. doi: 10.1016/S0927-0248(03)00021-7

    13. [13]

      (13) Wang, G.;Wang, L.; Xing,W.; Zhuo, S. Mater. Chem. Phys.2010, 123, 690. doi: 10.1016/j.matchemphys.2010.05.038(13) Wang, G.;Wang, L.; Xing,W.; Zhuo, S. Mater. Chem. Phys.2010, 123, 690. doi: 10.1016/j.matchemphys.2010.05.038

    14. [14]

      (14) Ramasamy, E.; Lee, J. Carbon 2010, 48, 3715. doi: 10.1016/j.carbon.2010.06.033(14) Ramasamy, E.; Lee, J. Carbon 2010, 48, 3715. doi: 10.1016/j.carbon.2010.06.033

    15. [15]

      (15) Veerappan, G.; Bojan, K.; Rhee, S.W. Appl. Mater. Interfaces2011, 3, 857. doi: 10.1021/am101204f(15) Veerappan, G.; Bojan, K.; Rhee, S.W. Appl. Mater. Interfaces2011, 3, 857. doi: 10.1021/am101204f

    16. [16]

      (16) Han, J.; Kim, H.; Kim, D, Y.; Jo, S. M.; Jang, S. Y. Nano 2010,4, 3503.(16) Han, J.; Kim, H.; Kim, D, Y.; Jo, S. M.; Jang, S. Y. Nano 2010,4, 3503.

    17. [17]

      (17) Lee,W. J.; Ramasamy, E.; Lee, D. Y.; Song, J. S. Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 1145. doi: 10.1021/am800249k(17) Lee,W. J.; Ramasamy, E.; Lee, D. Y.; Song, J. S. Appl. Mater. Interfaces 2009, 1, 1145. doi: 10.1021/am800249k

    18. [18]

      (18) Ramasamy, E.; Lee,W. J.; Lee, D. Y.; Song, J. S. Electrochem. Commun. 2008, 10, 1087. doi: 10.1016/j.elecom.2008.05.013(18) Ramasamy, E.; Lee,W. J.; Lee, D. Y.; Song, J. S. Electrochem. Commun. 2008, 10, 1087. doi: 10.1016/j.elecom.2008.05.013

    19. [19]

      (19) Hong,W.; Xu, Y.; Lu, G.; Li, C.; Shi, G. Electrochem. Commun.2008, 10, 1555.(19) Hong,W.; Xu, Y.; Lu, G.; Li, C.; Shi, G. Electrochem. Commun.2008, 10, 1555.

    20. [20]

      (20) Wan, L.;Wang, S.;Wang, X. B.; Dong, B. H.; Xu, Z. X.; Zhang,X. H.; Yang, B.; Peng, S. M.;Wang, J. C.; Xu, C. H. Solid State Sci. 2011, 13, 468.(20) Wan, L.;Wang, S.;Wang, X. B.; Dong, B. H.; Xu, Z. X.; Zhang,X. H.; Yang, B.; Peng, S. M.;Wang, J. C.; Xu, C. H. Solid State Sci. 2011, 13, 468.

    21. [21]

      (21) Roy-Mayhew, J. D.; Bozym, D. J.; Punckt, C.; Aksay, I. A.Nano 2010, 4, 6203.(21) Roy-Mayhew, J. D.; Bozym, D. J.; Punckt, C.; Aksay, I. A.Nano 2010, 4, 6203.

    22. [22]

      (22) Choi, H.; Kim, H.; Hwang, S.; Choi,W.; Jeon, M. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 323. doi: 10.1016/j.solmat.2010.04.044(22) Choi, H.; Kim, H.; Hwang, S.; Choi,W.; Jeon, M. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2011, 95, 323. doi: 10.1016/j.solmat.2010.04.044

    23. [23]

      (23) Li, J.; Sun, M. X.; Zhang, X. Y.; Cui, X. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2255. [李靖, 孙明轩, 张晓艳, 崔晓莉. 物理化学学报, 2011, 27, 2255.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110901(23) Li, J.; Sun, M. X.; Zhang, X. Y.; Cui, X. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2255. [李靖, 孙明轩, 张晓艳, 崔晓莉. 物理化学学报, 2011, 27, 2255.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110901

    24. [24]

      (24) Joshi, P.; Xie, Y.; Ropp, M.; Galipeau, D.; Bailey, S.; Qiao, Q.Q. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 426. doi: 10.1039/b815947p(24) Joshi, P.; Xie, Y.; Ropp, M.; Galipeau, D.; Bailey, S.; Qiao, Q.Q. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 426. doi: 10.1039/b815947p

    25. [25]

      (25) Wu, M. X.; Lin, X.;Wang, T. H.; Qiu, J. S.; Ma, T. L. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2308. doi: 10.1039/c1ee01059j(25) Wu, M. X.; Lin, X.;Wang, T. H.; Qiu, J. S.; Ma, T. L. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2308. doi: 10.1039/c1ee01059j

    26. [26]

      (26) Malara, F.; Manca, M.; De Marco, L.; Pareo, P.; Gigli, G. Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 3625. doi: 10.1021/am200838q(26) Malara, F.; Manca, M.; De Marco, L.; Pareo, P.; Gigli, G. Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 3625. doi: 10.1021/am200838q

    27. [27]

      (27) Hu, L. B.; Choi, J.W.; Yang, Y.; Jeong, S. Mantia, F. L.; Cui, L.F.; Cui, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 21490. doi: 10.1073/pnas.0908858106

      (27) Hu, L. B.; Choi, J.W.; Yang, Y.; Jeong, S. Mantia, F. L.; Cui, L.F.; Cui, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 21490. doi: 10.1073/pnas.0908858106

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1019
  • 文章访问数:  2881
  • HTML全文浏览量:  23
文章相关
  • 发布日期:  2012-06-07
  • 收稿日期:  2012-03-19
  • 网络出版日期:  2012-04-23
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章