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

doi:10.7503/cjcu20140135

高等学校化学学报 ›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (9): 1988.doi: 10.7503/cjcu20140135

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

王耀琼¹, 冉秀芝¹, 高焕方¹, 李莉², 魏子栋²

1. 重庆理工大学化学化工学院, 重庆 400054
2. 重庆大学化学化工学院, 重庆 400044

收稿日期:2014-02-24 出版日期:2014-09-10 发布日期:2019-08-01
作者简介:联系人简介: 王耀琼, 男, 博士, 讲师, 主要从事材料催化和电化学反应工程研究. E-mail: wangyq863@cqut.edu.cn。魏子栋, 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事分子催化和新能源材料化学研究. E-mail: zdwei@cqu.edu.cn。
基金资助:
基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 21306235)和重庆市教育委员会科学技术研究项目(批准号: KJ130819)资助

Improvement Performance of Dye-sensitized Solar Cells with Pt/Ti Counter Electrode Prepared by Electrodeposition-displacement^†

WANG Yaoqiong^1,^*, RAN Xiuzhi¹, GAO Huanfang¹, LI Li², WEI Zidong^2,^*

1. School of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China
2. School of Chemistry and Chemical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400044, China

Received:2014-02-24 Online:2014-09-10 Published:2019-08-01
Contact: WANG Yaoqiong,WEI Zidong
Supported by:
Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21306235) and the Scientific and Technological Research Program of Chongqing Municipal Education Commission, China(No;KJ130819)

摘要/Abstract

摘要：

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.

关键词: 染料敏化太阳能电池, 对电极, 电沉积, I-/ $I 3 -$ 氧化还原电对

Abstract:

A Pt/Ti counter electrode of dye-sensitized solar cell(DSSC) was prepared by displacing electrodeposited Cu on a Ti sheet in H₂PtCl₆ solution. Morphological characterization of the Pt/Ti electrode shows that the dispersion and size of Pt particles on Ti substrate is significantly improved in contrast to that of the Pt/FTO electrode prepared by pyrolysing Pt salt on a fluorine-doped oxide(FTO) glass substrate. The photocurrent density-voltage(J-V) curves show that the overall energy conversion efficiency of DSSC with the Pt/Ti counter electrode increases by 20.8% relative to that with the Pt/FTO counter electrode. The results also reveal that the improved performance of the DSSC with the Pt/Ti counter electrode is assigned to the higher electrochemical surface area of the Pt/Ti counter electrode than the Pt/FTO, the lower electric resistance and the better reflecting ability of the Ti substrate than the FTO substrate.

Key words: Dye-sensitized solar cell(DSSC), Counter electrode, Electrodeposition, I-/ $I 3 -$ redox couple

中图分类号:

O646

TrendMD:

王耀琼, 冉秀芝, 高焕方, 李莉, 魏子栋. 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. 高等学校化学学报, 2014, 35(9): 1988.

WANG Yaoqiong, RAN Xiuzhi, GAO Huanfang, LI Li, WEI Zidong. Improvement Performance of Dye-sensitized Solar Cells with Pt/Ti Counter Electrode Prepared by Electrodeposition-displacement^†. Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(9): 1988.

图/表 6

Fig.1 FE-SEM images of FTO(A, B), Pt/FTO(C), Ti sheet(D), Cu/Ti(E) and Pt/Ti(F) electrodes

Fig.2 Cyclic voltammogram of counter electrodes Pt/FTO(a) and Pt/Ti(b) at a sweep rate of 50 mV/s in 0.5 mol/L H2SO4

Fig.3 Cyclic voltammograms of the counter electrodes Pt/FTO(a) and Pt/Ti(b) at a scan rate of 50 mV/s in acetonitrile solution of 10 mmol/L LiI, 1 mmol/L I2 and 0.1 mol/L LiClO4

Fig.4 J-V curves of DSSCs with counter electrodes Pt/FTO(a) and Pt/Ti(b)

Table 1 Photoelectric parameters of DSSCs with different counter electrodes

Counter electrode	J_sc/(mA·cm^-2)	V_oc/V	Fill factor	η(%)	Pt loading/(μg·cm^-2)
Pt/FTO	12.34	0.81	0.63	6.30	65
Pt/Ti	14.26	0.79	0.68	7.61	72

Fig.5 Electrochemical impedance spectra for DSSCs under illumination(AM=1.5) using electrodes Pt/FTO(a) and Pt/Ti(b)

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