基于含氮聚合物电解质的研究

来源 :北京石油化工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunzheng_1985
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染料敏化太阳能电池(DSSC)作为新型太阳能电池,具有效率高、成本低、污染小等特点,引起了众多学者的关注。典型的DSSC是夹层结构,其中的电解质起着染料再生和传输电子的作用,直接影响DSSC的光电性能和长期使用性。由液态电解质组成的DSSC转换效率较高,但其中的液体泄漏使电池寿命变短,阻碍了DSSC的使用发展。将聚合物作为电解质基体引入DSSC,能克服液态电解质的缺点,提高电池的稳定性,但同时带来与电池中其它部分接触不良、光电性能降低的问题。本论文将含氮聚合物引入DSSC电解质中,研究了一种可原位聚合的聚脲PUA电解质体系。一方面,该聚合物电解质可原位聚合,解决界面接触不良的问题,同时,含氮聚合物将有利于电池开路电压的增大,有利于电池光电性能的提高。通过改变液态电解质的组成、用量和聚脲的组成、结构来探究聚脲电解质的制备条件及其对DSSC性能的影响。探究了聚脲含氮聚合物电解质的制备过程中,液态电解质的添加量、碘化钠的摩尔浓度和原料聚醚胺(PEA)分子量等因素对电解质反应时间、电导率和组成DSSC性能的影响;研究了添加不同小分子胺、添加PEG比例和PEG分子量对制备的含氮聚合物电解质电导率和组成DSSC性能的影响。结果显示,当聚脲基体吸收自身质量4.5倍液态电解质时,得到的电解质的电导率较高且反应完全所用时间适宜;当液态电解质中碘化钠摩尔浓度为0.7 mol·L-1,基于PEA-4000制备的聚脲聚合物电解质组装电池的转换效率最高为3.30%,通过等效电路图模拟交流阻抗测试数据,得到的DSSC的整体阻抗最小,为20.98Ω;添加小分子胺改性聚脲聚合物电解质能使组装DSSC的转换效率提高到3.57%,DSSC整体阻抗减小到17.25Ω;当原料PEA与PEG的摩尔比为1:1,所用PEG分子量为20000时,制备的聚氨酯脲聚合物电解质的电导率最高为4.63 m S.cm-1,相应DSSC的转换效率为3.65%。
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