苯并噻唑碘的改进合成及其在染料敏化太阳电池中的应用

利用高压釜提高反应温度合成了3-甲基苯并噻唑碘(MBTI)和2,3-二甲基苯并噻唑碘(DMBTI),研究了杂环上2位甲基对苯并噻唑碘的热稳定性和熔点的影响;使用超微铂电极循环伏安法和电化学阻抗谱研究了苯并噻唑阳离子结构对I3-和I-的氧化还原行为及Pt电极/电解质界面的影响,并组装成染料敏化太阳电池(DSCs).结果表明:该合成方法具有操作简便,反应时间短,产物提纯容易,产率高的特点;DMBTI的熔点和热稳定性均高于MBTI;当电解质组成为0.1mol·L-1I2,0.1mol·L-1LiI,0.6mol·L-11-甲基-3-丙基咪唑碘(MPII),0.3mol·L-1DMBTI,溶剂为γ-丁内酯,组装的DSCs的短路电流密度为16.91mA·cm-2,开路电压为0.65V,填充因子为0.57,光电转换效率可达6.28%.     

CH_2Cl_2对离子液体BmimPF_6中二茂铁电化学行为的影响

应用循环伏安和交流阻抗法研究有机溶剂二氯甲烷对二茂铁在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(Bm imPF6)中电化学行为的影响.实验表明,二氯甲烷可促进离子液体的离子解离,减小离子液体粘度,增加离子液体电导率,加速二茂铁在离子液体中的扩散,增大氧化还原峰电流.由于电极界面双电层结构的变化,导致双电层电容增大,电极反应电阻减小,从而加速了界面电子传递反应.     

1-丁基-3-甲基咪唑碘对染料敏化太阳电池的影响

采用季铵化反应合成了1-丁基-3-甲基咪唑碘([Bmim]I).以此制备了DSCs用液体电解质.通过对比不同浓度的1-丁基-3-甲基咪唑碘、碘化钾、碘,研究其对电池性能的影响.经过优化后,当c_IL=0.9 mol·L^-1、c_KI=0.5 mol·L^-1、c_I2=0.12 mol·L^-1时,所组装的离子液体DSCs在AM1.5,100 mW·cm^-2下,DSCs的短路电流密度为15.97 mA·cm^-2、开路电压为0.71 V、填充因子为0.55、光电转换效率可达6.34%.     

离子液体/凝胶聚合物电解质的制备及其与LiFePO_4的相容性

以1-甲基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐(EMIPF6)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))和六氟磷酸锂(LiPF6)为原料,采用溶液浇铸法制备了离子液体/凝胶聚合物电解质(ILGPE).通过循环伏安(CV)、计时电流法、恒流充放电、电化学阻抗法(EIS)研究了该电解质的离子传输特性以及与锂离子电池正极材料LiFePO4的相容性.结果表明,离子液体/凝胶聚合物电解质的室温电导率为1.650×10-3S·cm-1,电化学稳定窗口达到5.0V.在充放电循环过程中,电极表面形成的钝化膜改善了锂离子脱、嵌可逆性和电极/电解质的界面性质.     

含有不同卤素阴离子的离子液体作为倒置聚合物太阳电池阴极界面层的研究

采用离子液体作为阴极界面层来制备高效的倒置聚合物太阳电池,并考察了含有不同卤素阴离子的离子液体对器件光电转换效率的影响规律.由1-苄基-3-甲基咪唑阳离子和卤素阴离子组成的离子液体作为阴极界面层、PBDTTT-C:PC71BM作为活性层制备的倒置器件,光电转换效率达到6.55%,高于不采用离子液体作为阴极界面层的器件效率;当采用PTB7-Th:PC71BM作为活性层时,可获得8.24%的光电转换效率.离子液体通过界面偶极作用可以有效降低电极和活性层之间的接触势垒,减小串联电阻,从而提高器件效率.同时,发现碘离子作为阴离子的1-苄基-3-甲基咪唑离子液体比含氯离子、溴离子的1-苄基-3-甲基咪唑离子液体作为阴极界面层更有利于提高倒置器件的光伏性能.     

离子液体中硫氰根在铂电极上吸附行为的SERS研究

利用表面增强拉曼光谱(SERS)研究了室温离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐([BMIM]BF4)中SCN-在Pt电极表面的吸附行为. 研究结果表明, 离子液体中SCN-在较宽的电位范围内吸附在Pt电极上, 且SCN-的吸附方式随着电位区间的变化而变化, 在不同的电位区间内检测到了不同的Stark位移: -0.9~0.4 V约为34 cm-1/V, 对应于S端吸附; -1.6~-1.2 V约为40 cm-1/V, 该区间以N端吸附为主, 中间电位区间为吸附方式的转变区, 且Pt电极在离子液体[BMIM]BF4中的零电荷电位约为-1.1 V(vs. Pt ).     

1-甲基-3-己基咪唑碘在染料敏化太阳电池中的应用研究

利用超微铂电极和循环伏安法, 以及电化学阻抗谱研究了在1-甲基-3-己基咪唑碘(HMII)的3-甲氧基丙腈(MePN)溶液中I₃^－和I^－的氧化还原行为, 并对比了由不同浓度的I₂和HMII组成的电解质溶液对染料敏化纳米薄膜太阳电池(DSCs)光伏性能的影响. 发现以MePN为溶剂, 含1.0 mol•dm^－3 HMII, 0.12 mol•dm^－3 I₂, 0.10 mol•dm^－3 LiI和0.50 mol•dm^－3 4-叔丁基吡啶的电解质溶液, 其DSCs的短路光电流密度为14.06 mA•cm^－2, 开路电压为0.71 V, 填充因子为0.69, 光电转换效率达6.81%.     

离子液体BMImBF4中硝基甲烷在铜盘电极上的电化学行为

以铜盘电极为工作电极, 采用循环伏安和原位红外反射光谱技术研究了硝基甲烷在离子液体1-正丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMImBF4)中的电还原行为, 讨论了温度和扫描速度等因素对其电还原行为的影响. 研究结果表明, 硝基甲烷在离子液体BMImBF4中的还原反应是受扩散控制的不可逆过程, 其还原产物为亚硝基甲烷二聚体.     

离子液体电解质种类对活性炭电极超级电容器电化学性能的影响

本文将经水蒸气二次活化的椰壳活性炭（W-AC）作为电极材料,选择1-乙基-3甲基咪唑四氟硼酸盐（[EMIM]BF₄）作为电解质,结果表明W-AC电极的比电容量远高于未活化的椰壳活性炭（R-AC）.使用循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗等方法研究了不同种类离子液体电解质对超级电容器电化学性能的影响.不同阴阳离子组成的离子液体作为电解质,直接影响超级电容器的电化学性能. 研究表明,由EMIM⁺和BMIM⁺阳离子与BF₄^-、TFSI^-阴离子构成的离子液体电解质较适用于W-AC电极. 其中在[EMIM]BF₄电解质中,单片电极的比电容量可高达153 F·g^-1;在1-丁基-3-甲基-咪唑四氟硼酸盐（[BMIM]BF₄）电解质中电位窗可达3.5V,能量密度可高达57 Wh·kg^-1.本研究对于构筑高性能超级电容器离子液体的选择提供参考,以满足不同应用领域需求.     

LiV3O8电极在硫酸锂-水-乙醇电解质中的电化学性能研究

应用低温液相反应再经450℃中温锻烧制备LiV3O8活性物质,并用X射线衍射(XRD)分析和扫描电镜(SEM)表征了产物LiV3O8结构、形貌.电化学方法研究LiV3O8电极在硫酸锂-水-乙醇中性电解质溶液中的性能.恒流充放电结果表明,LiV3O8电极的比容量随电解质溶液中乙醇含量的增加而降低,若同时考虑电解质溶液的电导率和电极的稳定性,水/乙醇体积比4∶1最为合适.交流阻抗测试表明,溶液的欧姆电阻以及电极/电解质界面的电荷转移电阻随溶液中乙醇含量的增加而增大;随着充放电循环的进行,电极/电解质界面的电荷转移电阻增大,电极的活性降低.     

Effect of the thickness of the Pt film coated on a counter electrode on the performance of a dye-sensitized solar cell

The effects of the thickness and morphology of a Pt film coated on a counter electrode on the performance of a dye-sensitized solar cell (DSC) were investigated. Deposition of a Pt film ranging in thickness from 2 to 415 nm gradually decreases the sheet resistance of the counter electrode. No significant difference in the charge-transfer resistance at the electrolyte|counter electrode interface was observed for a Pt film thickness ranging from 25 to 415 nm. A high energy conversion efficiency of approximately 5% can be obtained for DSCs based on a counter electrode with a very thin Pt film of 2 nm, as well as with a 415-nm thick Pt film. These results are important for reducing production costs by reducing the required amount of expensive platinum.     

Gelation of ionic liquid with exfoliated montmorillonite nanoplatelets and its application for quasi-solid-state dye-sensitized solar cells

The exfoliated montmorillonite (exMMT) nanoplatelets that carry negative charges are capable of adsorbing 1-methyl-3-propyl-imidazolium cations to form a gel-type ionic liquid-based electrolyte system for dye-sensitized solar cell (DSSC). Interestingly, it also increases the power conversion efficiency of DSSC from 6.58% to 7.77% at full sun. The increased efficiency is attributed to the decreased resistance of gel electrolyte system and enhanced reduction reaction rate at the counter electrode, both of which are related to the two-dimensional electrolyte nature of exMMTs that repel the I(-)/I(3)(-) redox couples toward their major conduction pathway.     

High dispersion Pt nanoparticles using mesoporous carbon support for enhancing conversion efficiency of dye-sensitized solar cells

<正>Mesoporous carbon(MC) with surface area of 380 m~2/g was prepared and employed as the carbon support of Pt catalyst for counter electrode of dye-sensitized solar cells.Pt/MC samples containing 1 wt%Pt were prepared by reducing chloroplatinic acid on MC using wet impregnation.It was found that Pt nanoparticles were uniform in size and highly dispersed on MC supports.The average size of Pt nanoparticles is about 3.4 nm.Pt/MC electrodes were fabricated by coating Pt/MC samples on fluorine-doped tin oxide glass.The overall conversion efficiency of dye-sensitized solar cells with Pt/MC counter electrode is 6.62%,which is higher than that of the cells with conventional Pt counter electrode in the same conditions.     

基于偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物凝胶电解质的染料敏化太阳电池光电性能研究

采用偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF-HFP)]胶凝3-甲氧基丙腈基液体电解质, 成功制备了凝胶电解质并组装成准固态染料敏化太阳电池. 差示扫描量热测试结果表明凝胶电解质的溶液-凝胶转变温度(TSG)为71 ℃. 利用电化学方法分析了凝胶电解质中 电对的表观扩散系数及电导率低于液体电解质的原因, 同时结合暗态伏安法考察了电池内部TiO2多孔薄膜电极/电解质界面处的暗反应, 分析了凝胶化对电池光伏性能的影响. 进一步老化实验结果表明凝胶电池的稳定性明显优于液体电池.     

溅射-置换法制备染料敏化太阳能电池对电极Pt/FTO

采用溅射-置换(SD)法在导电玻璃(FTO)基底上制备了染料敏化太阳能电池(DSSC)对电极SD-Pt/FTO.形貌表征显示,和热解法(PY)所获得的对电极(PY-Pt/FTO)相比,SD法获得的对电极SD-Pt/FTO上Pt颗粒分散性显著改善.光电流-光电压特性曲线测试表明,以SD-Pt/FTO为DSSC对电极的光电转化效率比以PY-Pt/FTO为DSSC对电极的提高了16.5%.DSSC电池性能改善与SD-Pt/FTO对电极具有较低的电阻和由Pt颗粒分散性改善引起催化性能改善密切相关.     

Ni3S4@C/CNFs对电极膜厚对染料敏化太阳能电池光伏性能的影响

采用静电纺丝技术和水热法合成了负载于碳纳米纤维表面的碳包覆Ni3S4纳米颗粒(Ni3S4@C/CNFs),利用喷涂法制备膜厚分别为2、4、6、7、8、9、10μm的Ni3S4@C/CNFs对电极。应用到染料敏化太阳能电池(DSSCs)中,探究Ni3S4@C/CNFs对电极的膜厚对于DSSCs光伏性能的影响。最终得出当Ni3S4@C/CNFs对电极膜厚为9μm时,DSSCs可以获得最高的光电转换效率(PCE)8.45%,也证明了对电极存在一个最佳膜厚,使DSSCs获得最优的光伏性能。     

电沉积-置换法制备Pt/Ti对电极及其对染料敏化太阳能电池性能的提升

采用电沉积-置换法在Ti片上制备了染料敏化太阳能电池(DSSC)的对电极Pt/Ti. 形貌表征结果显示, 与传统热解法制备的Pt/FTO对电极相比, Pt/Ti对电极Ti基底上Pt催化颗粒的粒径和分散性得到显著改善. 光电流-光电压特性曲线测试结果表明, 以Pt/Ti为对电极的DSSC与以Pt/FTO为对电极的DSSC相比, 光电转化效率提高了20.8%. 由于Pt颗粒分散性和粒径的改善所引起的Pt催化性能的提高、 Pt/Ti对电极更低的电阻以及Ti基底更好的反光性能是提升DSSC性能的原因.     

染料敏化纳米晶体TiO2太阳能电池的对电极结构

通过对染料敏化纳米晶体TiO₂太阳能电池的对电极的结构进行改进,设计了一种可大容量储存电解质和补充电解质的新型对电极结构.当染料敏化纳米晶体TiO₂太阳能电池因液态电解质挥发泄漏而失效时,可以对其进行液态电解质的及时补充,从而使失效的染料敏化纳米晶体TiO₂太阳能电池重新恢复工作.该新型对电极结构为解决染料敏化纳米晶体TiO₂太阳能电池由于液态电解质泄漏导致的寿命降低问题提供了一种新的解决方法.     

染料敏化太阳电池研究进展

本文介绍了染料敏化太阳电池(DSC)的结构和基本原理，综述了DSC各项关键技术的实验和产业化研究最新成果。对DSC中的几个重要组成部分：纳米半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底材料等几个方面的研究进展进行了详细的评述。回顾了DSC从实验室小电池研究到大规模产业化研究的发展，对该领域未来发展前景进行了展望。     

电化学阻抗谱研究染料/Al2O3交替组装结构的光伏特性及作用机理

使用Al₂O₃和N3染料制备了一种交替组装的结构, 该结构能够提高染料敏化太阳能电池(DSCs)的开路电压(V_oc), 短路电流(J_sc)和转换效率(η). 为了研究(染料/Al₂O₃)交替组装结构的作用机理, 使用电化学阻抗谱技术分析了电池的界面电阻. 分析结果表明, 随着交替组装结构中(染料/Al₂O₃)单元的增加, 光阳极/染料/电解质界面的电阻降低, 电池性能随之提高. 基于电化学阻抗谱分析结果, 建立了一系列的等效电路模型, 从理论上解释了(染料/Al₂O₃)交替组装结构的作用机理.