染料敏化太陽(yáng)能電池金屬硫化物對(duì)電極的研究

1、學(xué)號(hào)2011本科畢業(yè)論文學(xué) 院 物理電子工程學(xué)院 專 業(yè) 應(yīng)用物理學(xué) 年 級(jí) 2011級(jí) 姓 名 論文題目 染料敏化太陽(yáng)能電池金屬硫化物 對(duì)電極的研究 指導(dǎo)教師 職稱 講師 2015年 5月 10日目 錄摘要1Abstract2引言31研究背景和價(jià)值42染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)52.1染料敏化劑62.2納米半導(dǎo)體薄膜62.3電解質(zhì)72.4對(duì)電極73染料敏化太陽(yáng)能電池工作原理84金屬硫化物對(duì)電極的研究與擴(kuò)展94.1制備CuInS2納米晶薄膜104.2組裝DSSC104.3CuInS2對(duì)電極對(duì)DSSC影響研究10總結(jié)與展望11參考文獻(xiàn)11 染料敏化太陽(yáng)能電池金屬硫化物對(duì)電極的研究學(xué)生姓名：* 學(xué)號(hào)

2、：201*單位：物理電子工程學(xué)院專業(yè)：應(yīng)用物理學(xué) 指導(dǎo)老師：* 職稱：講師摘要：由于染料敏化太陽(yáng)能電池價(jià)格低廉，對(duì)環(huán)境損害極小，且光電效率轉(zhuǎn)化高，因此成為學(xué)術(shù)界研究重點(diǎn)。本文介紹了染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)及工作原理，簡(jiǎn)要說(shuō)明了對(duì)電極的作用，并介紹了對(duì)電極的特點(diǎn)及制備方法，重點(diǎn)闡述了金屬硫化物對(duì)電極的研究。關(guān)鍵詞：染料敏化太陽(yáng)能電池；對(duì)電極；金屬硫化物Study of metal sulfide counter electrodes for dye sensitized solar cellsAbstract: Because the dye-sensitized solar cell pric

3、e is low , the damage to the environment is minimal, and the photoelectric conversion efficiency is high, it becomes the focus of academic research. This article describes the structure and working principle of dye-sensitized solar cells, it also gives a brief description of the role of counter elec

4、trode. And it describes the characteristics and preparation method of counter electrode. It focuses on the study of metal sulfide electrode.Keywords: dye sensitized solar cell; counter electrode; metal sulfides引言 隨著科技的迅速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求一日日漸增，以至于很多危害人類健康的能源不得不被開(kāi)發(fā)利用起來(lái)，然后就有了現(xiàn)在令每個(gè)國(guó)人引以為恥的霧霾。正是這種不平衡的供求關(guān)系迫切要求我們

5、尋找綠色環(huán)保的新能源。我們生活在毒氣霧霾里，當(dāng)然不能讓我們的后代也深受霧霾毒害，所以開(kāi)發(fā)新的環(huán)保能源刻不容緩。太陽(yáng)能是萬(wàn)物生命之根本，是各種能源的源泉，如何利用好太陽(yáng)能這種最環(huán)保最可靠的能源逐漸成為科學(xué)界研究的重點(diǎn)。目前人們生活中已經(jīng)接觸到很多關(guān)于太陽(yáng)能方面的應(yīng)用，也是深受其益，比如太陽(yáng)能熱水器，太陽(yáng)能路燈，太陽(yáng)能汽車等等，節(jié)省了不少能源的同時(shí)也讓人們贊不絕口。這些關(guān)于太陽(yáng)能的應(yīng)用基本都是通過(guò)太陽(yáng)能電池發(fā)電進(jìn)而產(chǎn)生其他能源，那么問(wèn)題來(lái)了，太陽(yáng)能電池這么完美有沒(méi)有缺點(diǎn)與擔(dān)憂呢？答案是肯定的，常用的單晶硅太陽(yáng)能電池不具有持久的熱穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)化效率也不太高，并且成本相對(duì)比較高。所謂時(shí)勢(shì)造英雄，染料敏化

6、太陽(yáng)能電池作為太陽(yáng)能電池中的英雄應(yīng)運(yùn)而生。 染料敏化太陽(yáng)能能電池英文縮寫(xiě)DSSC,它工藝制備簡(jiǎn)單，原材料相對(duì)充足，染料敏化太陽(yáng)能電池成本低并且還具備太陽(yáng)能電池其他優(yōu)點(diǎn)，因此逐漸讓科學(xué)家對(duì)它產(chǎn)生了研究的興趣。DSSC由染料敏化劑、納米半導(dǎo)體薄膜、電解質(zhì)以及對(duì)電極四大部分組成，現(xiàn)在的對(duì)電極材料多由稀少且昂貴的鉑電極組成，很明顯這與本身主打低廉價(jià)格的染料敏化太陽(yáng)能電池初衷有所不同，所以尋找更加低廉理想的對(duì)電極材料成為了研究的新方向。本文本文首先介紹了染料敏化太陽(yáng)能電池構(gòu)造及工作原理，其次介紹了其當(dāng)前研究進(jìn)展與應(yīng)用；重點(diǎn)討論了用金屬硫化物作為電極對(duì)DSSC的影響以及當(dāng)前的各種制備方法。最后對(duì)未來(lái)金屬硫

7、化物作染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極的應(yīng)用做了展望。1研究背景和價(jià)值一個(gè)經(jīng)典的發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)的誕生，開(kāi)啟了一個(gè)光電研究的新革命。經(jīng)過(guò)了一代代科學(xué)家智慧的結(jié)晶光電化學(xué)研究已經(jīng)越來(lái)越成熟并呈現(xiàn)一幅蒸蒸日上的大好前景。剛圖1太陽(yáng)能電池效率發(fā)展趨勢(shì)開(kāi)始對(duì)光電轉(zhuǎn)化的研究還比較淺顯，光電轉(zhuǎn)化效率不盡人意。但自從1970年以后，隨著航天范疇的發(fā)展以及其對(duì)光電轉(zhuǎn)化率的嚴(yán)格需求硅光太陽(yáng)能電池光電效率突飛猛進(jìn)已經(jīng)突破20%。然而科學(xué)在進(jìn)步，20%已經(jīng)不能滿足人類的需求，此后新型太陽(yáng)能光能電池以其更高的光電轉(zhuǎn)化效率開(kāi)始問(wèn)世人間。薄膜太陽(yáng)能電池成為這些新型太陽(yáng)能電池的主力軍，所謂薄膜包括化合物半導(dǎo)體薄膜、硅薄、有機(jī)膜等等1。

8、以上圖1是近年來(lái)各種太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率發(fā)展趨勢(shì)圖。以前的太陽(yáng)能電池與新興染料敏化太陽(yáng)能電池各有各自的優(yōu)勢(shì)，也都有各自的不足與短板，但是綜合各方面因素DSSC以其廉價(jià)環(huán)保的巨大優(yōu)勢(shì)從而備受科學(xué)界的青睞。如果DSSC能夠進(jìn)一步延長(zhǎng)使用壽命，使封裝更加簡(jiǎn)化以及取得更高的光電轉(zhuǎn)化效率，那么我相信不久的未來(lái)DSSC必將一躍成為太陽(yáng)能電池中的霸主。2染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)由于太陽(yáng)光的照射我們得以每天生活在光明中，在這些照射到我們身邊的陽(yáng)光里，有我們看得見(jiàn)的可見(jiàn)光，也有紅外光線以及紫外光線等非可見(jiàn)光2。其中可見(jiàn)光所占比例較大，其他光相對(duì)較少。即便如此，由于帶隙的原因據(jù)大多數(shù)的可見(jiàn)光都不會(huì)被吸收 ,而

9、位于紫外光波段的光譜卻深深地吸引了太陽(yáng)能電池的眼球，所以為了更圖2染料敏化太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)示意圖大程度的讓可見(jiàn)光也被吸收人們便把染料分子吸附在Ti02表面上，這樣由于染料分子的作用更多的太陽(yáng)光被吸收掉從而光利用率發(fā)生顯著提高。染料敏化太陽(yáng)能電池最初的構(gòu)想起源于葉綠體光合作用原理，染料分子對(duì)應(yīng)于葉綠體中的葉綠素來(lái)吸收太陽(yáng)光，光陽(yáng)極部分采用吸附染料的納米多孔晶薄膜，電極部分采用鍍鉑的導(dǎo)電玻璃，并通過(guò)選用適當(dāng)?shù)难趸€原電解質(zhì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換3。染料敏化太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。2.1染料敏化劑作為染料敏化太陽(yáng)能電池的核心之一染料的作用是用來(lái)收集能量。能量是支撐整個(gè)反應(yīng)過(guò)程得以持

10、續(xù)的前提所在，染料就是DSSC的能量之源。染料分子提供能量的方式并非燃燒而是被吸附到半導(dǎo)體上然后通過(guò)吸收光能的方式來(lái)收集能量，染料分子吸收光能后處于基態(tài)的電子由于受光能激發(fā)從而向更高能級(jí)的激發(fā)態(tài)躍遷，這樣注入到半導(dǎo)體導(dǎo)帶中的激發(fā)態(tài)電子便產(chǎn)生了電荷分離。染料的選擇也要具備一定的標(biāo)準(zhǔn)，通常需要滿足下面四個(gè)條件 ,(1)首先要滿足的是大范圍的光譜響應(yīng)區(qū)域，光譜響應(yīng)范圍越寬則能收集的光子能量也會(huì)相應(yīng)增多，但是一般情況下需要的太陽(yáng)光波長(zhǎng)不超過(guò)920nm。(2)其次就是對(duì)染料分子的要求，染料分子的選擇要求一是具備超強(qiáng)的光穩(wěn)定性，不能因?yàn)樘?yáng)光得照射而發(fā)生分解或者破化，從而減少電池壽命，需要能耐得住強(qiáng)光照射

11、而不易被光降解，二是具有超強(qiáng)的轉(zhuǎn)換能力，所謂轉(zhuǎn)換能力是指由激發(fā)態(tài)向氧化態(tài)或者由氧化態(tài)向激發(fā)態(tài)之間的轉(zhuǎn)換力，具體點(diǎn)就是可以承受上億次以及以上的氧化還原過(guò)程4。(3)另外就是作為染料分子其發(fā)生作用的場(chǎng)所要有保證，染料分子是在光陽(yáng)級(jí)表面上開(kāi)始自己的工作的，因此要求其具有很強(qiáng)的吸附能力，并且吸附到光陽(yáng)級(jí)表面后還能夠快速地把激發(fā)態(tài)電子注入納米晶半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中。(4)最后就是作為染料分子要能維護(hù)它的使命即使電子循環(huán)再生，染料分子將激發(fā)態(tài)電子注入導(dǎo)帶后，自身便缺少電子成為氧化態(tài)，此時(shí)要求其具有很高的氧化還原電勢(shì)，進(jìn)而把電解質(zhì)溶液中的電子吸收后補(bǔ)全所丟失的電子保證了循環(huán)再生5。2.2納米半導(dǎo)體薄膜 在DSSC

12、中，如果說(shuō)染料分子吸收太陽(yáng)光進(jìn)而提供能量是一個(gè)生產(chǎn)流水線的話那么納米晶多孔薄膜就代表了生產(chǎn)車間為整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程提供了場(chǎng)所。納米晶多孔半導(dǎo)體薄膜是以光陽(yáng)極的身份發(fā)揮著承上啟下的橋梁作用，究其主要工作通俗點(diǎn)就是負(fù)責(zé)吸附染料分子與傳導(dǎo)光生載流子，除了吸附傳導(dǎo)作用外由于薄膜由很多個(gè)晶粒組成，當(dāng)太陽(yáng)光照射時(shí)這些晶粒之間會(huì)發(fā)生互相反射從而增大了與太陽(yáng)的接觸面積進(jìn)一步吸收了太陽(yáng)光6。從這些方面上來(lái)講染料敏化納米晶半導(dǎo)體電極增大了與太陽(yáng)光的接觸面的同時(shí)傳導(dǎo)光生載流子并對(duì)光電轉(zhuǎn)換起著舉足輕重的作用，因此稱它是DSSC的核心部件之一作用使然。它的任何結(jié)構(gòu)的變化都會(huì)嚴(yán)重的影響到染料敏化太陽(yáng)能電池的效率以及工作是否正常

13、，因此對(duì)光陽(yáng)極材料做出理性的判斷與實(shí)驗(yàn)不容小覷。納米晶多孔半導(dǎo)體薄膜作為光陽(yáng)級(jí)必須具備一定的標(biāo)準(zhǔn)，顆粒過(guò)大或者過(guò)小都會(huì)影響光電轉(zhuǎn)化效率。另外比如比表面積的大小、粒子間結(jié)合程度的深淺以及孔分布的分析等都必須作為考慮的對(duì)象細(xì)細(xì)研究7。那么究竟哪些材料適合去制備孔納米晶薄膜呢，經(jīng)實(shí)驗(yàn)分析有很多金屬類化合物都可以滿足條件，比如像不經(jīng)常見(jiàn)的含硒化物，廉價(jià)且容易獲得的含硫化物，以及后來(lái)發(fā)現(xiàn)的含鈣鐵礦等等。在所有DSSC電極材料中備受科學(xué)家青睞的研究?？湍^(guò)于納米晶Ti02，事出有因，納米晶Ti02之所以脫穎而出一來(lái)是由于其具備及其廉價(jià)的成本，二來(lái)是因?yàn)槠錈o(wú)傷害特環(huán)保的特色，三來(lái)是其不怕光學(xué)以及化學(xué)等腐蝕，

14、更重要的是具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)換效率等特大好處。但也不是每種納米晶Ti02都是光陽(yáng)級(jí)材料的最佳選擇，每一種Ti02晶型又有其自己自身特點(diǎn)，綜合幾類不一樣的Ti02晶型來(lái)說(shuō)，能夠最終來(lái)充當(dāng)DSSC光陽(yáng)極材料的不二選擇恐怕要數(shù)銳欽礦型Ti02。隨著科學(xué)的進(jìn)步與發(fā)展現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)好多種途徑都可以用來(lái)制作納米晶Ti02多孔薄膜，比如化學(xué)沉積法、水熱法等暫不一一詳細(xì)介紹8。2.3電解質(zhì)在DSSC中，電解質(zhì)可以看做染料敏化太陽(yáng)能電池的血液，是決定整個(gè)電池是否能正常工作的關(guān)鍵一環(huán)。它不僅僅極大的關(guān)系到DSSC的光電轉(zhuǎn)化效率問(wèn)題，并且電解質(zhì)的自身穩(wěn)定性還跟DSSC的長(zhǎng)久穩(wěn)定性密切的聯(lián)系起來(lái)。電解質(zhì)就是內(nèi)部電路的導(dǎo)線，它的功

15、能就是傳導(dǎo)電子，當(dāng)然所傳導(dǎo)的電子來(lái)源于氧化還原反應(yīng)過(guò)程中所轉(zhuǎn)移的電子。整個(gè)氧化還原過(guò)程是這樣的，首先處于高價(jià)態(tài)具有氧化性的染料分子發(fā)生還原反應(yīng)而被電解質(zhì)還原成低價(jià)態(tài)使其返回基態(tài)，然后被氧化的電解質(zhì)在對(duì)電極處得到電子進(jìn)而再次被還原成低價(jià)態(tài)，這樣便形成一個(gè)光電反應(yīng)循環(huán)9。用來(lái)測(cè)試氧化還原電對(duì)是否適合的標(biāo)準(zhǔn)一是是否具有和染料以及半導(dǎo)體能級(jí)能互相結(jié)合的氧化還原電勢(shì)，二是是否可以迅速的將高價(jià)態(tài)染料還原成基態(tài)。隨著研究的深入以及氧化還原電對(duì)的引入使得現(xiàn)在的電解質(zhì)體系變得相當(dāng)?shù)母咝?，并且電解質(zhì)的種類也開(kāi)始變得多種多樣10。2.4對(duì)電極 前面說(shuō)到納米晶半導(dǎo)體薄膜作為DSSC的光陽(yáng)極部分，那么光陰極部分毫無(wú)疑問(wèn)

16、就是DSSC的對(duì)電極，對(duì)電極可以看做染料敏化太陽(yáng)能電池的靈魂，是決定DSSC導(dǎo)電性能等級(jí)的主導(dǎo)原件，其重要程度不言而喻。DSSC中存在的氧化還原反應(yīng)得以循環(huán)持續(xù)也與對(duì)電極的催化作用存在密切聯(lián)系，判斷對(duì)電極是否符合要求先要判斷其表面要有較好的浸潤(rùn)性。作為太陽(yáng)能電池性能好壞的標(biāo)志對(duì)電極發(fā)揮著極其重要的作用，并且對(duì)電極也密切的關(guān)系到染料敏化太陽(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)換效率的高低。對(duì)電極在DSSC中通過(guò)吸附然后還原電解液中的氧化還原電對(duì)來(lái)加快反應(yīng)進(jìn)程，然后將太陽(yáng)能電池外電路的電子聚集起來(lái)并發(fā)生傳遞，反射透過(guò)光陽(yáng)極的太陽(yáng)光11。所以，保證絕佳的環(huán)境穩(wěn)定性是對(duì)電極必須滿足的首要因素;另外還需要具備良好的催化性能;最

17、后需要具有電子傳導(dǎo)速率高并且具備光反射能力強(qiáng)等特點(diǎn)。當(dāng)然為了使DSSC的大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用，并逐步形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模那么對(duì)電極的研究需要注意哪些因素呢:(1)第一點(diǎn)就是成本問(wèn)題，成本越低越好，原料越豐富越好，其次就是制備流程方法要簡(jiǎn)單可行，只有降低了對(duì)電極成本并且保證電池的效率才會(huì)使大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化成為可能。(2)第二點(diǎn)是性能問(wèn)題，對(duì)電極的表面性能直接影響了催化活性的強(qiáng)弱，研究發(fā)現(xiàn)比表面積越大則電池的催化性能越好，因此尋找高比表面積的導(dǎo)電材料會(huì)成為將來(lái)對(duì)電極材料的研究方向。(3)第三點(diǎn)是壽命問(wèn)題，考慮到壽命問(wèn)題關(guān)系到電池的使用年限長(zhǎng)短進(jìn)而影響了成本，所以尋找延長(zhǎng)電池壽命的方法顯得尤為重要。方法之一就是增

18、強(qiáng)對(duì)電極與基底的附著力進(jìn)而提高DSSC性能。(4)最后一點(diǎn)就是效率問(wèn)題，在兼顧成本性能以及壽命等因素在內(nèi)若能最后提高下效率勢(shì)必是對(duì)電極選擇的最大成功，這樣合成單片集成高效率的DSSC也逐漸出現(xiàn)在人們面前12。3染料敏化太陽(yáng)能電池工作原理DSSC的工作原理如下圖3所示。當(dāng)陽(yáng)光照射時(shí)，光陽(yáng)極率先進(jìn)入自己的工作狀態(tài)，納米晶Ti02薄膜上所吸附的染料分子由于陽(yáng)光的作用電子開(kāi)始發(fā)生轉(zhuǎn)移便從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，發(fā)生電子轉(zhuǎn)移后的染料分子由于失去電子而變成高價(jià)的氧化態(tài);已經(jīng)發(fā)生轉(zhuǎn)移的激發(fā)態(tài)電子由于存在的能級(jí)差的緣故便全部都很快地進(jìn)入到Ti02導(dǎo)帶中，能級(jí)差的存在是因?yàn)槿玖系哪芗?jí)最低空軌道與二氧化鈦導(dǎo)帶能級(jí)相比仍

19、舊存在一定圖3染料敏化太陽(yáng)能電池工作原理示意圖的差值從而迫使電子注入到導(dǎo)帶中。電子注入到Ti02導(dǎo)帶中后并非到處游離，由于導(dǎo)電玻璃的作用使得導(dǎo)入的電子全都被導(dǎo)電玻璃收集然后整合到導(dǎo)電基底，在導(dǎo)電玻璃基底上然后這些被富集的電子通過(guò)外電路發(fā)送給對(duì)電極。因?yàn)镮-（位于電解質(zhì)溶液中的）具有還原性，所以染料分子（位于高價(jià)態(tài)）將會(huì)被還原從而使其回到低能級(jí)的基態(tài)，這樣循環(huán)持續(xù)，使以后重復(fù)吸收光子變成了現(xiàn)實(shí)。電解質(zhì)中的I-失去電子后化合價(jià)升高變成I3 - ， 隨之I3 - 通過(guò)運(yùn)輸發(fā)送至對(duì)電極，此時(shí)由于對(duì)電極上聚滿了電子且I3 - 具有氧化性使得I3 -被還原變成I-，這樣便完成一個(gè)完整的光電轉(zhuǎn)換循環(huán)過(guò)程也即

20、DSSC工作原理。4金屬硫化物對(duì)電極的研究與擴(kuò)展作為DSSC的靈魂部分的對(duì)電極，最主要功能是加快I3 -與I-相互之間的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。其功能作用決定了對(duì)電極自身應(yīng)該具備的特點(diǎn)大、穩(wěn)、良、強(qiáng)，所謂大并非體積或者質(zhì)量外觀大小而是指比表面積大；所謂穩(wěn)指的是化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定不易分解或者被氧化破壞；所謂良是說(shuō)對(duì)電子傳導(dǎo)方面要有良好的性能；所謂強(qiáng)是指在催化氧化還原反應(yīng)方面活性較強(qiáng)?，F(xiàn)在的DSSC對(duì)電極部分多由金屬鉑制成，主要是因?yàn)殂K對(duì)電極巧妙地聚合了大、穩(wěn)、良、強(qiáng)四大優(yōu)點(diǎn)，但是由于金屬鉑比較稀少?gòu)亩龃罅酥苽涑杀臼沟勉K對(duì)電極性價(jià)比不太令人滿意。因此尋找非Pt金屬對(duì)電極比如金屬硫化物對(duì)電極等逐漸撇進(jìn)科學(xué)家的視野

21、，近來(lái)，研究者們已經(jīng)通過(guò)電沉積法制成NiS并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)此NiS電極對(duì)對(duì)I-/I3-相互轉(zhuǎn)化反應(yīng)影響極大，隨后逐漸完善發(fā)展并研發(fā)出一種新方法，即反向恒壓電沉積法。實(shí)驗(yàn)證明用此方法合成的NiS電極對(duì)I3-的還原能力甚至比鉑還強(qiáng)。所以這種方法得以推廣并開(kāi)始應(yīng)用到其他高效金屬硫化物對(duì)電極的制備13。但在這里暫不介紹NiS而是簡(jiǎn)單介紹下用CuInS2納米晶薄膜應(yīng)用到DSSC中對(duì)其性能影響。4.1制備CuInS2納米晶薄膜 首先將FTO導(dǎo)電玻璃用有機(jī)溶劑洗滌并放到酒精溶液中浸泡，然后將合成的CuInS2粉末再次研磨變成細(xì)粉，并取一定量在去離子水中超聲溶解，形成一定濃度的膠體油墨，緊接著將這些膠體狀液體滴涂

22、到導(dǎo)電玻璃表面，最后真空常溫干燥后CuInS2納米晶薄膜便制備完成14。4.2組裝DSSC 將經(jīng)過(guò)熱處理的納米晶薄膜對(duì)電極與Ti02光陽(yáng)級(jí)薄膜用夾子固定，再在兩電極間加入碘離子溶液作為電解質(zhì)，一個(gè)簡(jiǎn)易結(jié)構(gòu)DSSC由此組裝成功15。4.3CuInS2對(duì)電極對(duì)DSSC影響研究 通過(guò)光電性能分析實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CuInS2薄膜與鉑電極的光電轉(zhuǎn)化效率差不了多少，如圖4中的曲線(a)、曲線(b)和曲線(c)分別代表的是CuInS2溶液滴涂一次制成的納米晶薄膜對(duì)電極、CuInS2溶液滴涂?jī)纱沃瞥傻募{米晶薄膜對(duì)電極以及鉑對(duì)電極的電池伏安特性曲線圖，圖中橫坐標(biāo)代表的是開(kāi)路電壓，縱坐標(biāo)代表的是短路電流。由此對(duì)比圖可以看

23、出用CuInS2納米晶薄膜做成的對(duì)電極與鉑對(duì)電極效率十分接近，當(dāng)CuInS2溶液滴涂比較少時(shí)其短路電流相對(duì)于鉑對(duì)電極較高，而開(kāi)路電壓則相對(duì)較低；反之當(dāng)CuInS2溶液滴涂比較多時(shí)其短路電流較低，而開(kāi)路電壓相對(duì)較高。這直接說(shuō)明了CuInS2納米晶薄膜對(duì)電極對(duì)電路效率的影響跟CuInS2溶液滴涂多少有聯(lián)系，并且在性能方面完全不亞于昂貴的鉑對(duì)電極所達(dá)到的效果，但是是否CuInS2溶液滴涂越多效率越好呢？答案是否定的，凡事適可而止對(duì)于科學(xué)也不例外，如何獲取更高效率更高性能的電池才是我們研究的最終目的。不管怎樣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了價(jià)格低廉的CuInS2薄膜做成的對(duì)電極果然降低了成本的同時(shí)而又不怎么影響DSS

24、C的效率與性能，因此我斷言CuInS2薄對(duì)電極有可能會(huì)取代價(jià)格昂貴的鉑電極上演物競(jìng)天擇適者生存的好戲。圖4(a)CuInS2溶液滴涂1次的效率，(b)滴涂2次的效率，(c)鉑電極的效率。總結(jié)與展望 然而是不是說(shuō)CuInS2納米晶薄膜作為對(duì)電極很完美沒(méi)有缺陷呢？當(dāng)然不是，雖然對(duì)CuInS2的研究已經(jīng)接近成熟，但是仍然會(huì)出現(xiàn)很多小問(wèn)題亟待解決。比如說(shuō)在制作CuInS2納米晶時(shí)，因?yàn)樗迷噭┰谒芤褐械拇嬖谛问饺际请x子，會(huì)由于反應(yīng)速度太快而促使合成的納米晶形態(tài)各異，造成缺陷。除此之外，在制備CuInS2納米晶顆粒薄膜作為對(duì)電極時(shí)，因?yàn)楹铣煞椒ㄊ侨芤旱瓮康姆椒ㄋ匀菀妆浑娊赓|(zhì)溶液腐蝕，從而影響了DS

25、SC的穩(wěn)定性能。還有就是組裝問(wèn)題，組裝過(guò)程由于環(huán)境以及組裝方法技巧等因素而或多或少影響電池光電性能。如何克服這些缺陷并進(jìn)一步提高電池效率性能是當(dāng)務(wù)之急，從問(wèn)題根源入手從而解決問(wèn)題。由于速度問(wèn)題產(chǎn)生的不足我們可以嘗試在一定程度上降低CuInS2納米晶在水溶液中的生長(zhǎng)速度，從而達(dá)到控制形貌并減少缺陷的目的。由于滴涂而引起的穩(wěn)定性問(wèn)題我們要找到抗腐蝕的方法，從而提高DSSC的穩(wěn)定性。最后就是改進(jìn)方法，提高納米晶敏化太陽(yáng)能電池的組裝技巧，盡可能多的排除各項(xiàng)影響因素，從整體上提高最終的光電性能。參考文獻(xiàn)：1陳煒，孫曉丹，李恒德，翁端染料敏化太陽(yáng)能電池的研究進(jìn)展J世界科技研究與發(fā)展，2004，(5)：27

26、-35.2 榮耀光大面積單基板全固態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池研究D武漢：華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011：8-9.3 陶文光染料敏化太陽(yáng)能電池對(duì)電極材料的合成及性能研究D新鄉(xiāng)：河南師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013：7-9.4 吳塵，陳煒元染料敏化太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室制備J物理實(shí)驗(yàn)，2013，(5)：36-39.5 王慧基于硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體的量子點(diǎn)敏化太陽(yáng)能電池D廈門(mén)：廈門(mén)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012：27-29.6 李品將，李清華染料敏化太陽(yáng)電池的發(fā)展J能源與環(huán)境，2008，(5)：42-44.7 焦杰硫?qū)侔雽?dǎo)體的制備及在太陽(yáng)能電池上的應(yīng)用D開(kāi)封：河南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013：7-11.8Jihuai Wu,Qinghua Li,Leqing Fan,Zhang Lan,Pinjiang Li,Jianming L