CN103578780B - 一种染料敏化太阳能电池的对电极及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种染料敏化太阳能电池的对电极、一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法、以及所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。所述染料敏化太阳能电池的对电极包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层，所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物。与无机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极相比，本发明提供的有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极具有更大的比表面积和更高的光电转化效率，在染料敏化太阳能电池中有很大的潜在应用价值。与昂贵的铂电极相比，本发明提供的对电极的制造成本要低得多，因此，具有更好的工业应用前景。

Description

一种染料敏化太阳能电池的对电极及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种染料敏化太阳能电池的对电极、一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法、以及所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。
背景技术
随着社会经济的可持续发展，能源危机与环境污染的日益加剧已成为全球人类所面临的严重问题。太阳能取之不尽、用之不竭，从能源长久与环境友好的角度考虑，综合利用太阳能是最安全、最环保且最长远的方法之一。自1991年小组报道染料敏化太阳能电池（简称：DSSCs）以来，DSSCs以其低成本、安全、高效率、制作简单等优点受到科研者和技术人员的广泛关注，具有很好的应用前景。
DSSCs主要由吸附敏化剂的光阳极、电解质和对电极组成。作为DSSCs重要组成部分的对电极，主要作用为收集和传输电子、吸附并催化I3 -还原，加快电子交换速率。目前DSSCs主要采用的是铂（Pt）对电极，虽然Pt具有高导电性和高催化活性，但是Pt价格昂贵且制造成本高，因此，近年来，越来越多的研究者开始研究导电聚合物作为可替代对电极。导电聚合物兼具高导电性、高催化活性、制备工艺简单以及廉价性，极具工业应用前景。
导电聚合物的制备方法主要有化学氧化聚合法和电化学聚合法。与化学氧化聚合方法相比，电化学聚合方法具有操作简单、成本低廉、制备所需时间短、原位聚合直接成膜等优点。华侨大学吴季怀等人公开了一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，并具体公开了以导电聚合物为基体，将导电聚合物加入到作为分散的溶剂（乙醇、乙腈、OP乳化剂的一种或多种混合溶剂）中制作导电聚合物的胶体，再将导电聚合物胶体涂敷在导电玻璃表面上制备导电聚合物膜作为染料敏化太阳能电池的对电极。内蒙古大学张君等在其专利中公开了一种采用电化学法在常压室温条件下制备无机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物的对电极，并具体公开了与所述无机酸根离子对应的酸为高氯酸、盐酸、硫酸、硝酸和磷酸中的任意一种。但是，采用以上两种方法制备得到的染料敏化太阳能电池的光电转化率均较低。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的染料太阳能电池的上述缺陷，而提供一种具有较高光电转化效率的染料敏化太阳能电池的对电极、一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法、以及所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。
本发明提供了一种染料敏化太阳能电池的对电极，其中，该对电极包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层，所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物。
本发明还公开了一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，该方法包括将单体、有机酸盐和溶剂混合均匀，得到混合溶液，并采用有机酸将所述混合溶液调节至酸性，得到混合物；在以所述混合物为电解液、导电基底为工作电极的三电极体系中进行电解，所述电解的方法和条件使得单体在导电基底上聚合，得到包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层的对电极。
此外，本发明还提供了所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。
本发明的发明人发现，与无机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极相比，本发明提供的有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极具有更大的比表面积和更高的光电转化效率，在染料敏化太阳能电池中有很大的潜在应用价值。此外，与昂贵的铂电极相比，本发明提供的对电极的制造成本要低得多，因此，具有更好的工业应用前景。此外，根据本发明的一种优选实施方式，当在制备染料敏化太阳能电池对电极的过程中，所述混合物的pH值为0.5-3时，能够使得到的导电纳米聚合物具有更大的比表面积，从而提高相应的染料敏化太阳能电池的光电转化效率。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为实施例1制备得到的对电极E1的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供的染料敏化太阳能电池的对电极包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层，所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物。
根据本发明，所述导电基底的种类和厚度均可以为本领域的常规选择，例如，所述导电基底的厚度可以为0.2mm-3.0mm。所述导电基底可以选自掺氟的二氧化锡（简称：FTO）导电玻璃、氧化铟锡（简称：ITO）导电玻璃、镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯（简称：PET-ITO）、镀氧化铟锡的聚萘二甲酸乙二醇酯（简称：PEN-ITO）、碳、石墨和导电金属中的一种或多种。所述导电金属的种类为本领域技术人员公知，例如，可以为不锈钢、金、铁、铜等。
根据本发明，所述聚合物层的厚度可以在较宽的范围内进行选择和变动，例如，所述聚合物层的厚度可以为0.3nm-10μm，优选为200nm-3μm。
根据本发明，尽管采用本领域常规的各种能够作为染料敏化太阳能电池的导电纳米聚合物均可以实现本发明的目的，但为了使得到的太阳能电池具有更高的光电转化效率，优选地，所述导电纳米聚合物的平均颗粒直径为0.5nm-500nm，比表面积为0.1m2/g-1000m2/g，更优选地，所述导电纳米聚合物的平均颗粒直径为20nm-200nm，比表面积为80m2/g-200m2/g。具体地，所述导电纳米聚合物例如可以选自聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩和聚-3,4-乙撑二氧噻吩中的一种或多种。
根据本发明，所述有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物的掺杂率可以在较宽的范围内进行选择和变动，优选情况下，所述掺杂率为2-8个导电纳米聚合物结构单元掺杂有1个有机酸根离子，这样可以保证在光电转化过程中更有利于电子的传输，从而提高光电转化率。其中，所述导电纳米聚合物结构单元指的是形成聚合物分子链的单体单元，例如，每条聚吡咯分子链上含有n个吡咯结构单元，则导电纳米聚合物结构单元为8。
根据本发明，所述有机酸根离子的种类为本领域技术人员公知，例如，与所述有机酸根离子对应的有机酸通常可以选自对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基磺酸、双三氟甲基磺酰亚胺、2-蒽醌磺酸和2,7-蒽醌二磺酸中的一种或多种。
本发明提供的染料敏化太阳能电池对电极的制备方法包括将单体、有机酸盐和溶剂混合均匀，得到混合溶液，并采用有机酸将所述混合溶液调节至酸性，得到混合物；在以所述混合物为电解液、导电基底为工作电极的三电极体系中进行电解，所述电解的方法和条件使得单体在导电基底上聚合，得到包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层的对电极。
根据本发明，所述混合物中各组分的用量可以在较大的范围内进行选择和变动，例如，所述混合物中各组分的用量可以使得单体的浓度为0.001mol/L-5mol/L，所述有机酸盐的浓度为0.001mol/L-5mol/L，所述混合物的pH值小于6；优选地，所述混合物中各组分的用量使得单体的浓度为0.2mol/L-3mol/L，所述有机酸盐的浓度为0.2mol/L-3mol/L，所述混合物的pH值为0.5-3，这样可以保证电解过程能够更为平稳地进行，得到厚度更为均匀的聚合物层。
根据本发明，所述单体、有机酸盐和有机酸的种类均可以为本领域常规的选择，例如，所述单体可以选自吡咯、苯胺、噻吩和3,4-乙撑二氧噻吩中的一种或多种。所述有机酸盐中的有机酸根与所述有机酸中的有机酸根的种类可以相同、也可以不同，优选为相同。具体地，所述有机酸盐可以选自对甲苯磺酸钠、对甲苯磺酸锂、对甲苯磺酸钾、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸锂、十二烷基苯磺酸钾、十二烷基磺酸钠、十二烷基磺酸锂、十二烷基磺酸钾、双三氟甲基磺酰亚胺钠、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺钾、2-蒽醌磺酸钠、2-蒽醌磺酸锂、2-蒽醌磺酸钾、2,7-蒽醌二磺酸钠、2,7-蒽醌二磺酸锂和2,7-蒽醌二磺酸钾中的一种或多种。所述有机酸可以选自对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基磺酸、双三氟甲基磺酰亚胺、2-蒽醌磺酸和2,7-蒽醌二磺酸中的一种或多种。
根据本发明，所述溶剂可以为现有的各种能够提供反应媒介、且不与反应物和反应产物发生作用的溶剂。一般地，所述溶剂可以选自水、乙醇、乙腈、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种，优选为水。
本发明对所述电解的方法和条件没有特别地限定，可以为现有的各种常规的电解方法和条件，例如，所述电解的方法可以包括恒电压法、恒电流法、循环伏安法、多电流阶跃法和多电压阶跃法。当采用恒电压法进行电解时，所述电解的条件通常包括电压为0.5V-1.5V、时间为1s-2000s。当采用恒电流法进行电解时，所述电解的条件通常包括电流密度为0.1mA/cm2-100mA/cm2、时间为0.01s-20000s。当采用循环伏安法进行电解时，所述电解的条件通常包括扫描电位为-0.5V至1.5V、扫描速度为0.1mV/s-3000mV/s、扫描次数为1-5000。当采用多电流阶跃法进行电解时，所述电解的条件通常包括阶跃电流1为-0.00015A至-0.5A、阶跃时间为0.001s-1000s，阶跃电流2为0.000015A-0.5A、阶跃时间为0.0001s-1000s，循环次数为5-250000。当采用多电位阶跃法进行电解时，所述电解的条件通常包括阶跃电位1为0.5V-1.5V、阶跃时间为0.001s-1000s，阶跃电位2为-0.0005V至-1.5V、阶跃时间为0.0002s-1000s，循环次数为5-250000。
根据本发明，由于空气中的氧气对自由基聚合具有阻聚作用，从而使得聚合不能顺利进行，生成分子量较低的聚合物，影响电化学聚合成膜的质量，因此，为了防止空气中的氧气对聚合过程造成干扰，优选情况下，所述电解在惰性气体的保护下进行，所述惰性气体可以选自氮气或氩气。本发明对制备染料敏化太阳能电池对电极的三电极体系中的对电极和参比电极的种类没有特别地限定，可以为本领域的常规选择，例如，所述三电极体系的对电极可以为铂、铁、铜、金、银、等金属电极，优选铂电极；所述三电极体系的参比电极可以为饱和甘汞电极或Ag/AgCl电极，优选饱和甘汞电极。
本领域技术人员应该容易理解的是，本发明提供的染料敏化太阳能电池对电极的制备方法可以采用一次电解在导电基底上附着聚合物层，也可以采用多次电解在导电基底上附着聚合物层，且所述多次电解的电解液可以相同、也可以不同，对此本领域技术人员均可知悉，在此将不再赘述。
根据本发明，所述染料敏化太阳能电池对电极的制备方法还包括将电解得到的对电极用水洗涤后干燥，所述干燥的方法可以为先用氮气吹干、再放入真空烘箱中进行进一步干燥。
此外，本发明还提供了所述对电极在染料敏化太阳能电池中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
该实施例用于说明本发明的染料敏化太阳能电池对电极及其制备方法。
配制吡咯单体和对甲苯磺酸钠浓度均为0.2mol/L的混合水溶液25mL，并采用对甲苯磺酸将该混合溶液的pH调节至2.0。在氮气保护下，在以上述混合物为电解液、FTO导电玻璃（购置日本板硝子NipponSheetGlass公司，厚度为2.2mm，面电阻为15欧，下同）为工作电极、铂电极为对电极、饱和甘汞电极为参比电极的三电极体系中，采用电压为0.8V的恒电压法电解10s，使得吡咯单体在FTO导电玻璃上聚合，将表面附着有聚吡咯的FTO导电玻璃从电解液中取出，用水清洗三次，并用氮气吹干后放入真空烘箱中进行进一步干燥，得到包括FTO导电玻璃和附着在所述FTO导电玻璃上的聚吡咯薄膜层的对电极E1。通过扫描电子显微镜（SEM，购置日本日立公司，型号为HitachiS4800，下同）测得聚吡咯薄膜层的厚度约为200nm。采用X-射线光电子能谱测试（XPS，购自美国ThermoScientific公司，型号为ESCALab250，下同）方法证明得到的聚合物层为对甲苯磺酸根离子掺杂的导电纳米聚吡咯，其中，掺杂率为3个吡咯结构单元掺杂有1个对甲苯磺酸根离子。
采用扫描电子显微镜对对电极E1的微观形貌进行观察，结果如图1所示。从图中可以看出，该对电极E1的聚合物层上的导电纳米聚吡咯的平均颗粒直径约为30nm，且呈多孔结构。这种结构的导电聚吡咯膜比表面积大，催化活性位点多，其疏松多孔结构有利于电子的传输。采用双电层电容法测得导电纳米聚吡咯的表面积为96m2/g。
实施例2
该实施例用于说明本发明的染料敏化太阳能电池对电极及其制备方法。
配制苯胺单体和十二烷基苯磺酸钠浓度均为1mol/L的混合水溶液25mL，并采用十二烷基苯磺酸将该混合溶液的pH调节至2.0。在氮气保护下，在以上述混合物为电解液、FTO导电玻璃为工作电极、铂电极为对电极、饱和甘汞电极为参比电极的三电极体系中，采用电压为0.8V的恒电压法电解20s，使得苯胺单体在FTO导电玻璃上聚合，将表面附着有聚苯胺的FTO导电玻璃从电解液中取出，用水清洗三次，并用氮气吹干后放入真空烘箱中进行进一步干燥，得到包括FTO导电玻璃和附着在所述FTO导电玻璃上的聚苯胺薄膜层的对电极E2。通过扫描电子显微镜测得聚苯胺薄膜层的厚度约为300nm。采用XPS测试方法证明得到的聚合物层为十二烷基苯磺酸根离子掺杂的导电纳米聚苯胺，其中，掺杂率为2.1个苯胺结构单元掺杂有1个十二烷基苯磺酸根离子。
采用扫描电子显微镜对对电极E2的微观形貌进行观察，结果表明，该对电极E2的聚合物层上的导电纳米聚苯胺的平均颗粒直径为20nm，且呈多层的花状褶皱结构；采用双电层电容法测得导电纳米聚苯胺的表面积为200m2/g。
实施例3
该实施例用于说明本发明的染料敏化太阳能电池对电极及其制备方法。
按照实施例1的方法制备染料敏化太阳能电池对电极，不同的是，所述对甲苯磺酸的加入量使得混合溶液的pH值为4.3，得到对电极E3。采用XPS测试方法证明得到的聚合物层为对甲苯磺酸根离子掺杂的导电纳米聚吡咯，其中，掺杂率为3.4个吡咯结构单元掺杂有1个对甲苯磺酸根离子。
采用扫描电子显微镜对对电极E3的微观形貌进行观察，结果表明，该对电极E3的聚合物层上的导电纳米聚吡咯薄膜的纹理不够清晰，可能原因是成膜过程中聚合速率不稳定，形成了较多的低聚物。采用双电层电容方法测得导电纳米聚吡咯的比表面积为38m2/g。
对比例1
该对比例用于说明参比染料敏化太阳能电池对电极及其制备方法。
按照实施例1的方法制备染料敏化太阳能电池对电极，不同的是，所述对甲苯磺酸钠用相同摩尔数的硫酸钠替代，并将对甲苯磺酸用硫酸替代，硫酸的用量以将混合溶液的pH值调节至2.0为准，得到参比对电极DE1。采用XPS测试方法证明得到的聚合物层为硫酸根离子掺杂的导电纳米聚吡咯，其中，掺杂率为3.7个吡咯结构单元掺杂有1个硫酸根离子。
采用扫描电子显微镜对参比对电极DE1的微观形貌进行观察，结果表明，该参比对电极DE1的聚合物层上的导电纳米聚吡咯的平均颗粒直径为90nm左右，且呈胞状突起结构；采用双电层电容方法测得导电纳米聚吡咯的表面积为70m2/g左右。
测试例1
该测试例用于说明本发明的染料敏化太阳能电池性能的测试。
将吸附有染料N719（购自瑞士Solaronix公司）的TiO2（购自武汉格奥公司）多孔薄膜电极置于干净的台面上，并将打好尺寸为0.7cm×0.9cm小孔的Surlyn1702（购自瑞士Solaronix公司，厚度为10μm）热封膜叠放在上述TiO2多孔薄膜电极上，往小孔中灌入电解液（电解液的组成成份为0.6mol/L的1-丁基-3-甲基咪唑碘，0.05mol/L的碘，0.1mol/L的碘化钾和0.5mol/L的叔丁基吡啶，溶剂为乙腈和叔丁醇的混合溶液（体积比为1:1）），然后在热封膜表面盖上对电极E1，并在吸附有染料的TiO2多孔薄膜电极外表面上放上带有孔径为0.3cm×0.5cm的钢制模具作为掩膜（mask），以保证工作电极的光照面积相同，得到染料敏化太阳能电池T1。
染料敏化太阳能电池T1在86mW/cm2的模拟太阳光照射下的开路光电压为0.686V，短路光电流为11.6mA/cm2，填充因子为0.49，光电转换效率为4.54%。
测试例2
测试例2用于说明本发明的染料敏化太阳能电池性能的测试。
按照测试例1的方法制备染料敏化太阳能电池并对其性能进行测试，不同的是，所述对电极E1用对电极E2替代，得到染料敏化太阳能电池T2。
染料敏化太阳能电池T2在86mW/cm2的模拟太阳光照射下的开路光电压为0.689V，短路光电流为12.1mA/cm2，填充因子为0.62，光电转换效率为5.99%。
测试例3
测试例3用于说明本发明的染料敏化太阳能电池性能的测试。
按照测试例1的方法制备染料敏化太阳能电池并对其性能进行测试，不同的是，所述对电极E1用对电极E3替代，得到染料敏化太阳能电池T3。
染料敏化太阳能电池T3在86mW/cm2的模拟太阳光照射下的开路光电压为0.700V，短路光电流为11.0mA/cm2，填充因子为0.41，光电转换效率为3.67%。
对比测试例1
对比测试例1用于说明参比染料敏化太阳能电池性能的测试。
按照测试例1的方法制备染料敏化太阳能电池并对其性能进行测试，不同的是，所述对电极E1用参比对电极DE1替代，得到染料敏化太阳能电池DT1。
染料敏化太阳能电池DT1在86mW/cm2的模拟太阳光照射下的开路光电压为0.653V，短路光电流为11.9mA/cm2，填充因子为0.36，光电转换效率为3.25%。
从实施例1与对比例1的对比可以看出，与无机酸根离子（硫酸根离子）掺杂的导电纳米聚合物对电极相比，本发明提供的有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物对电极具有更大的比表面积和更高的光电转化效率，在染料敏化太阳能电池中有很大的潜在应用价值。从实施例1和实施例3的对比可以看出，在本发明优选的pH值下进行电解，得到的导电纳米聚吡咯的比表面积要明显更高、且相应的染料敏化太阳能电池的光电转化效率也更高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (7)

1.一种染料敏化太阳能电池对电极的制备方法，该方法包括将单体、有机酸盐和溶剂混合均匀，得到混合溶液，并采用有机酸将所述混合溶液调节至酸性，得到混合物；在以所述混合物为电解液、导电基底为工作电极的三电极体系中进行电解，所述电解的方法和条件使得单体在导电基底上聚合，得到包括导电基底和附着在所述导电基底上的聚合物层的对电极；所述聚合物层含有有机酸根离子掺杂的导电纳米聚合物，掺杂率为2-8个导电纳米聚合物结构单元掺杂有1个有机酸根离子；所述导电纳米聚合物的平均颗粒直径为20nm-200nm，比表面积为80m2/g-200m2/g；
其中，所述电解的方法为恒电压法，所述恒电压法的电解条件包括电压为0.5V-1.5V、时间为1s-2000s；
其中，所述有机酸盐中的有机酸根与所述有机酸中的有机酸根的种类相同；所述有机酸盐选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸锂、十二烷基苯磺酸钾、十二烷基磺酸钠、十二烷基磺酸锂、十二烷基磺酸钾、双三氟甲基磺酰亚胺钠、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺钾、2-蒽醌磺酸钠、2-蒽醌磺酸锂、2-蒽醌磺酸钾、2,7-蒽醌二磺酸钠、2,7-蒽醌二磺酸锂和2,7-蒽醌二磺酸钾中的一种或多种；
所述单体选自苯胺、噻吩和3,4-乙撑二氧噻吩中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述导电基底的厚度为0.2mm-3mm。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述导电基底选自掺氟的二氧化锡导电玻璃、氧化铟锡导电玻璃、镀氧化铟锡的聚对苯二甲酸乙二醇酯、镀氧化铟锡的聚萘二甲酸乙二醇酯、石墨和导电金属中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述聚合物层的厚度为0.3nm-10m。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述混合物中各组分的用量使得单体的浓度为0.001mol/L-5mol/L，所述有机酸盐的浓度为0.001mol/L-5mol/L，所述混合物的pH值小于6。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述混合物中各组分的用量使得单体的浓度为0.2mol/L-3mol/L，所述有机酸盐的浓度为0.2mol/L-3mol/L，所述混合物的pH值为0.5-3。
7.根据权利要求1、5或6所述的制备方法，其中，所述有机酸选自十二烷基苯磺酸、十二烷基磺酸、双三氟甲基磺酰亚胺、2-蒽醌磺酸和2,7-蒽醌二磺酸中的一种或多种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101012309A (zh) * 2007-01-25 2007-08-08 西安交通大学 超级电容器用导电高分子电极材料的制备方法
CN101694814A (zh) * 2009-09-15 2010-04-14 内蒙古大学 染料敏化太阳能电池纳米导电聚合物对电极的电化学制法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7351359B2 (en) * 2003-10-08 2008-04-01 The Yokohama Rubber Co., Ltd. Method for producing conductive polyaniline and organic polymer composition

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101012309A (zh) * 2007-01-25 2007-08-08 西安交通大学 超级电容器用导电高分子电极材料的制备方法
CN101694814A (zh) * 2009-09-15 2010-04-14 内蒙古大学 染料敏化太阳能电池纳米导电聚合物对电极的电化学制法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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