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自从瑞士洛桑工学院Gratzel教授于1991年报道了以联吡啶钌(Ⅱ)络合物染料敏化纳米晶多孔TiO2薄膜太阳能电池以来,这种电池凭借其相对低廉的成本、简单的制作工艺而成为全球的研究热点。传统的染料敏化太阳能电池(DSSCs)是由涂覆纳米多孔TiO2薄膜的透明导电玻璃光阳极、铂片或镀铂的导电玻璃对电极和含有Iˉ/I3ˉ氧化还原对的电解质组成。毫无疑问,电极的制备及其优化对于获得高的光电转换效率是非常重要的。同时,因为液态电解质易挥发和泄漏导致电池封装困难,缩短使用寿命,对电解质的固化也具有非常重要的意义。 用电纺TiO2纳米纤维膜作光散射层,以涂覆有纳米聚吡咯的不锈钢片作对电极,设计和制作了一个新型不锈钢丝网柔性准固态染料敏化太阳能电池。光伏性能测试表明,电纺TiO2纳米纤维膜可以提高光吸收能力和光电转换效率。循环伏安测试显示聚吡咯电极具有较高的电催化活性。以 N719为染料敏化剂,聚吡咯电极为对电极的柔性准固态染料敏化太阳能电池的光电转换效率可达2.36％,是以铂片为对电极的染料敏化太阳能电池的光电转换效率(2.8%)的84%。 设计了一种新型的TiO2纳米粒子/纳米棒复合电极,并应用于染料敏化太阳能电池中。通过电纺技术制备TiO2纳米纤维并研磨得到TiO2纳米棒。TiO2纳米棒的比表面积为88.78 m2 g–1,比P25型纳米TiO2粒子要增大91.3%。用P25型TiO2纳米粒子、电纺TiO2纳米棒和微量MgO共混制备了染料敏化太阳能电池复合光阳极。在AM1.5(100 mW·cm–2)的模拟太阳光照射下,以三苯胺染料SD2和钌染料N719为染料敏化剂,优化的电池的光电转换效率分别达到8.28%和8.80%。这结果表明复合光阳极的电纺TiO2纳米棒可改善电极的物理化学性能,提高电池的光伏性能。 利用电纺技术制备聚合物/TiO2杂化纳米纤维微孔膜,并应用于制备准固态染料敏化太阳能电池。通过在聚合物中掺入TiO2,可以提高纳米纤维微孔膜的力学强度和热性能。电纺制备的PVP/TiO2、PAN/TiO2杂化纳米纤维微孔膜准固态电解质的离子电导率分别为2.81 mS·cm–1、2.62 mS·cm–1,接近液态电解质的离子电导率。PVP/TiO2、PAN/TiO2杂化纳米纤维微孔膜的吸液率可达750%以上,孔隙率在85%以上。以三苯胺染料SD2染料敏化剂,PVP/TiO2和PAN/TiO2杂化纳米纤维微孔膜准固态电解质的准固态 DSSCs光电转换效率分别达到7.24%和7.08%,以钌染料N719为染料敏化剂,分别达到7.79%和7.97%。这种杂化纳米纤维微孔膜准固态电解质的准固态DSSCs的光电转换效率可达到液态电解质的的90%以上。 通过羟丙基纤维素(HPC)与丙烯腈的Michael缩合反应合成了氰乙基化的羟丙基纤维素(CN-HPC),并应用制备准固态凝胶电解质。以LiI/I2和1-甲基-3-已基咪唑碘(MHII)/I2为氧化还原对的凝胶电解质的电导率率分别达到2.94 mS·cm–1,2.46 mS·cm–1,接近液态电解质的离子电导率。I3ˉ的扩散系数Dapp分别为2.54×10–6·cm2 S–1,2.15×10–6·cm2 S–1,通过光伏性能研究显示,以SD2和N719为染料敏化剂,优化的凝胶电解质组装的DSSCs,光电转换效率分别可达7.40%和7.55%,光电转换效率可达到液态电解质的94%以上。