CN109524241A - 一种透明染料敏化太阳能电池用对电极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种透明染料敏化太阳能电池用对电极及其制备方法，所述透明染料敏化太阳能电池用对电极，包括透明导电衬底，以及附着于所述透明导电衬底表面的掺杂有LiClO4或/和H2PtCl6的PEDOT:PSS薄膜，所述LiClO4或/和H2PtCl6的质量和PEDOT:PSS薄膜的质量的比为（0.06～58.4）：1。本发明中，对电极制备采用旋涂、丝网印刷等涂覆类方法，制模工艺简单，适合大规模工业化应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种透明染料敏化太阳能电池用对电极及其制备方法，属于新能源技术领域。
背景技术
能源是人类生存和文明发展的重要物质基础，科技决定能源的未来，科技创造未来的能源。能源技术创新在能源革命中起决定性作用，必须摆在能源发展全局的核心位置。在现代能源体系中，可再生能源是保障我国实现2020年15％和2030年20％非化石能源比重目标的主力军。在诸多的可再生能源中，太阳能以其分布广泛，储量大，零污染以及可持续性等众多优点，从众多新型能源中脱颖而出，成为最有可能广泛应用的新型可持续清洁能源。因此，光伏发电是解决能源紧缺和环境污染的最有效途径之一。
我国幅员辽阔，地区之间发展不平衡，光伏发电与实际用电需求矛盾突出。光伏建筑一体化的分布式发电系统适合就地解决经济发达城市的电力需求。染料敏化太阳能电池(Dye Sensitized Solar Cells,DSSC)具有生产能耗低、原料易获取、工艺简单、可在柔性及异型表面制备等诸多优点，便于大面积连续生产、颜色可调、美观、有装饰效果等特点，是适用于与建筑一体化的最佳光伏技术之一。
基于DSSC的光伏建筑一体化分布式发电系统是一个非常有吸引力的城市建筑能源解决方案。DSSC使用的传统铂对电极、碳对电极电池透明度差，影响建筑采光，而且需要高温烧结，工艺和设备成本相对较高。因此，低温制备透明或半透明对电极已成为发展趋势。
发明内容
目前以Pt为对电极的DSSC具有透明度低、需高温煅烧工艺成本高的问题，本发明提供了一种低温制备透明染料敏化太阳能电池用对电极，由此对电极制备的染料敏化太阳能电池不仅光电转换效率高、透过率高，而且对电极制备温度降低，有利于大规模生产。
一方面，本发明提供了一种透明染料敏化太阳能电池用对电极，包括透明导电衬底，以及附着于所述透明导电衬底表面的掺杂有LiClO4或/和H2PtCl6的PEDOT:PSS薄膜，所述LiClO4或/和H2PtCl6的质量和PEDOT:PSS薄膜的质量的比为(0.06～58.4)：1。
本发明在PEDOT:PSS薄膜中掺入LiClO4或/和H2PtCl6，并控制所述LiClO4或/和H2PtCl6的质量和PEDOT:PSS薄膜的质量的比在(0.06～58.4)：1之间。由于加入的这两种掺杂物质(LiClO4或/和H2PtCl6)并未改变PEDOT本身的结构，仅将PEDOT与PSS的结合键取代部分，因此仍保持PEDOT原来的透明性质。最终使得所述对电极在保持光电转换效率的同时，还具有良好的透过率。
较佳地，仅掺杂LiClO4时，所述LiClO4和PEDOT:PSS薄膜的质量的比为(0.06～9.48)：1，优选为(0.65～4.46)：1。
较佳地，仅掺杂H2PtCl6时，所述H2PtCl6和PEDOT:PSS薄膜的质量的为(0.25～58.4)：1，优选为(2.51～16.05)：1。
较佳地，所述掺杂有LiClO4或/和H2PtCl6的PEDOT:PSS薄膜的厚度为10～1000nm。本发明中，所述掺杂有LiClO4或/和H2PtCl6的PEDOT:PSS薄膜因涂布方式不同，厚度取值而具有差异。
较佳地，所述透明染料敏化太阳能电池用对电极在可见光范围内，透过率≥65％。
较佳地，所述透明导电衬底为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃、ITO/PET柔性导电衬底、ITO/PEN柔性导电衬底中的一种，优选为FTO导电玻璃。
另一方面，本发明还提供了一种透明染料敏化太阳能电池用对电极的制备方法，包括：
将LiClO4或/和H2PtCl6加入至PEDOT:PSS浆料中，得到混合溶液；
将所得混合溶液涂覆于透明导电衬底表面后，在100～150℃下热处理3～5分钟，得到所述透明染料敏化太阳能电池用对电极。
较佳地，所述混合溶液中LiClO4或H2PtCl6添加量为0.01～10mol/L，优选为0.01～1mol/L，优选为＞0.1且≤0.5mol/L。在优选范围内，其作为对电极组装的染料敏化太阳能电池效率更高。
较佳地，所述PEDOT:PSS浆料为高分子导电聚合物PEDOT、PSS和溶剂的混合物，所述PEDOT:PSS浆料中溶剂的含量为0～95.5wt％。
又，较佳地，所述溶剂为水、丙二醇、松油醇、DMSO中的至少一种。
较佳地，所述涂覆的方法为丝网印刷、旋涂法或浸渍提拉法。
本发明提供的一种低温制备透明染料敏化太阳能电池用对电极，不仅制备工艺简单、热处理温度低，而且透过率高，光电转换效率与Pt对电极相当。此对电极制备采用旋涂、丝网印刷等涂覆类方法，制模工艺简单，适合大规模工业化应用。
附图说明
图1为实施例1制备低温透明对电极的紫外可见光谱图；
图2为实施例2制备低温透明对电极的紫外可见光谱图；
图3为实施例3制备低温透明对电极的紫外可见光谱图；
图4为实施例4制备低温透明对电极的紫外可见光谱图；
图5为实施例5制备低温透明对电极的紫外可见光谱图；
图6显示的是实施例1制备DSSC的I-V测试结果；
图7显示的是实施例2制备DSSC的I-V测试结果；
图8显示的是实施例3制备DSSC的I-V测试结果；
图9显示的是实施例4制备DSSC的I-V测试结果；
图10显示的是实施例5制备DSSC的I-V测试结果；
图11显示的是对比例1制备DSSC的I-V测试结果；
图12显示的是对比例2制备DSSC的I-V测试结果；
图13显示的是对比例3制备DSSC的I-V测试结果。
具体实施方式
以下通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
本发明透明染料敏化太阳能电池用对电极的主要成分为LiClO4或/和H2PtCl6添加的PEDOT:PSS薄膜。具体来说，将主要成分为LiClO4或/和H2PtCl6掺杂的PEDOT:PSS溶液，通过涂覆类方法制备在透明导电衬底表面后再经过热处理得到。其中LiClO4或/和H2PtCl6掺杂的PEDOT:PSS溶液中LiClO4或H2PtCl6的溶度可为0.01～10mol/L，优选为0.01～1mol/L，更优选为＞0.1且≤0.5。经过热处理后的LiClO4或/和H2PtCl6添加的PEDOT:PSS薄膜内中LiClO4或/和H2PtCl6的质量(二者质量之和)和PEDOT:PSS薄膜的质量的比为(0.06～58.4)：1。当仅掺杂LiClO4时，所述LiClO4和PEDOT:PSS薄膜的质量的比可为(0.06～9.48)：1，优选为(0.65～4.46)：1。当仅掺杂H2PtCl6时，所述H2PtCl6和PEDOT:PSS薄膜的质量的可为(0.25～58.4)：1，优选为(2.51～16.05)：1。
以下示例性地说明本发明提供的透明染料敏化太阳能电池用对电极的制备方法。
将LiClO4或/和H2PtCl6加入至PEDOT:PSS浆料中，搅拌均匀，得到混合溶液。本发明中混合溶液中LiClO4或/和H2PtCl6的浓度可为0.01～10mol/L，优选＞0.1且≤0.5。具体来说，在制备对电极之前，现将LiClO4或/和H2PtCl6预先添加在PEDOT:PSS浆料(溶液)中。其中PEDOT:PSS浆料或溶液，是一种高分子导电聚合物PEDOT与PSS的混合物。此外，PEDOT:PSS浆料或PEDOT:PSS溶液还是高分子导电聚合物PEDOT与PSS以及水或其他溶剂(例如，DMSO(二甲基亚砜)、丙二醇、松油醇等)的混合物，优选PEDOT与PSS的混合物。所述PEDOT:PSS浆料中溶剂的含量为0～95.5％。
透明导电衬底的预处理。将所述透明导电衬底分别用去丙酮、离子水和丙酮超声清洗后并烘干备用。所述透明导电衬底可以为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃，ITO/PET柔性导电衬底、ITO/PEN柔性导电衬底等。优选地，透明导电衬底采用FTO导电玻璃。作为一个示例，将FTO分别用洗洁精水溶液、去离子水和丙酮超声清洗25min，将超声清洗后的FTO吹干，待用。
将混合溶液涂覆于透明导电衬底表面。上述涂覆类方法包括但不仅限于丝网印刷、旋涂法和浸渍提拉法。优选地，涂覆类方法采用丝网印刷和旋涂法。本发明通过丝印或旋涂等方法制备在透明导电衬底表面，制备过程热处理温度低，成品具有良好的光透过率。
将涂覆有混合溶液的透明导电衬底进行低温热处理(其中热处理的温度可为100～150℃，时间可为3～5分钟)，得到所述透明染料敏化太阳能电池用对电极。
上述旋涂法可为在500～3000r/min下旋涂30秒～1分钟。上述丝网印刷法包括：根据需要选择165～425目的丝网，将丝网安装在印刷机上，将浆料放置在丝网上，衬底固定于丝网下，进行印刷。
本发明制备的透明染料敏化太阳能电池用对电极，包含如下特征：a)主要成分为LiClO4或H2PtCl6添加的PEDOT:PSS；b)采用涂覆类方法制备在透明导电衬底表面；c)制备过程热处理温度低；d)成品具有良好的光透过率。
本发明中制备的对电极同传统的染料敏化太阳能电池用铂(Pt)电极相比，具有制备方法简单、温度低，成品透明度高的优点，并且此对电极具有良好催化性能和化学稳定性，利用此对电极制备的染料敏化太阳能电池光电转换效率达7.24％，而且所得对电极是透明或半透明的，具有良好的光透过率，在可见光范围内，透过率≥65％。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1：
依发明提供的方法具体步骤为：
a)含LiClO4的PEDOT:PSS聚合物的浆料制备：
用分析天平称取一定量的PEDOT:PSS浆料放入试剂瓶中，加入3wt％DMSO混合，再称取相应量的LiClO4配制成含有0.1mol/L LiClO4的浆料，摇床混合4h，然后机械搅拌30min。
b)导电衬底(FTO)准备：
将FTO分别用洗洁精水溶液、去离子水和丙酮超声清洗25min，将超声清洗后的FTO吹干，待用；
c)PEDOT:PSS聚合物对电极制备：
利用丝网印刷法：根据需要选择165～425目的丝网，将丝网安装在印刷机上，将浆料放置在丝网上，衬底固定于丝网下，在清洗后的FTO基底上印刷PEDOT:PSS浆料后，130℃下烘干5min，反复印刷2层(掺杂有LiClO4的PEDOT:PSS薄膜的总厚度约为500～1000nm)，制得低温透明染料敏化太阳能电池用对电极(所述掺杂有LiClO4的PEDOT:PSS薄膜中LiClO4和PEDOT:PSS的质量比为0.65：1)；
d)光阳极制备：
将二氧化钛浆料丝网印刷到FTO上(如与无光散射层的低成本对电极组装电池，光阳极上还需加印一层光散射层)，马弗炉510℃煅烧30分钟，冷却至室温后取出；
e)光阳极染料吸附：
印有二氧化钛膜的FTO置于准备好的染料溶剂中，染料溶剂为Z991的DMSO或乙腈/叔丁醇(体积混合比例为1:1)混合溶剂。浸泡24～48h取出，制得敏化后光阳极；
f)组装电池
将敏化后的光阳极与对电极使用粘合剂贴合，之后从注入孔注入电解液，电解液为常用的含碘液体电解液。之后使用薄玻璃片封住钛板上的电解液注入孔，制得电池。
实施例2：
按照实施例1中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；
a)制备含LiClO4的PEDOT:PSS聚合物的溶液：
用移液枪移取一定量的PEDOT:PSS溶液放入试剂瓶中，加入3wt％DMSO混合，再称取相应量的LiClO4配制成含有0.1mol/L LiClO4的溶液，摇床混合4h，然后机械搅拌30min；
b)PEDOT:PSS聚合物对电极制备：
利用旋涂法(一级转数500r/min，时间为5s，二级转速3000r/min，时间30s)在清洗后的FTO基底上旋涂PEDOT:PSS溶液后，130℃下烘干5min，制得低温透明染料敏化太阳能电池用对电极(掺杂有LiClO4的PEDOT:PSS薄膜的厚度约为10～100nm)，所述掺杂有LiClO4的PEDOT:PSS薄膜中LiClO4和PEDOT:PSS的质量比为0.65：1。
实施例3：
按照实施例2中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；
a)制备含H2PtCl6的PEDOT:PSS聚合物的溶液：
用移液枪移取一定量的PEDOT:PSS溶液放入试剂瓶中，加入3wt％DMSO混合，再称取相应量的H2PtCl6配制成含有0.1mol/L H2PtCl6的溶液，摇床混合4h，然后机械搅拌30min。所述掺杂有H2PtCl6的PEDOT:PSS薄膜中H2PtCl6和PEDOT:PSS的质量比为2.65：1。
实施例4：
按照实施例2中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；
a)制备含H2PtCl6的PEDOT:PSS聚合物的溶液：
用移液枪移取一定量的PEDOT:PSS溶液放入试剂瓶中，加入3wt％DMSO混合，再称取相应量的H2PtCl6配制成含有0.15mol/L H2PtCl6的溶液，摇床混合4h，然后机械搅拌30min。所述掺杂有H2PtCl6的PEDOT:PSS薄膜中H2PtCl6和PEDOT:PSS的质量比为4：1。
实施例5：
按照实施例2中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；
a)制备含LiClO4和H2PtCl6的PEDOT:PSS聚合物的溶液：
用移液枪移取一定量的PEDOT:PSS溶液放入试剂瓶中，加入3wt％DMSO混合，再称取相应量的LiClO4和H2PtCl6配制成含有0.1mol/L LiClO4和0.15mol/L H2PtCl6的溶液，摇床混合4h，然后机械搅拌30min。所述掺杂有LiClO4和H2PtCl6的PEDOT:PSS薄膜中LiClO4和H2PtCl6的总质量和PEDOT:PSS质量的比为4.83：1。
对比例1
按照实施例1中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；
a)Pt对电极制备：
利用磁控溅射方法溅射99.99％的高纯铂靶材，使其在FTO导电面上的沉积厚度达到150～200nm，即制得对比例1的Pt对电极。
对比例2
按照实施例1中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；
a)直接使用市售PEDOT:PSS浆料。
对比例3
按照实施例2中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同；
a)直接使用市售PEDOT:PSS溶液。
本发明的染料敏化太阳能电池的测量方法为：YSS-150A型太阳模拟器和ADCMT-6246型测试仪在室温下测试染料敏化太阳能电池的电流-电压曲线，然后得出电池的开路电压，短路电流，填充因子，并由此计算电池的光电转换效率，光源强度为一个太阳光，电池的有效面积为100.6cm2。HITACHI U-2800紫外分光光度计测试对电极的透过率等。
图1为实施例1制备低温透明对电极的紫外可见光谱图，从图1中可知实施例1制得的对电极在可见光范围内透过率>65％；
图2为实施例2制备低温透明对电极的紫外可见光谱图，从图2中可知实施例2制得的对电极在可见光范围内透过率>70％；
图3为实施例3制备低温透明对电极的紫外可见光谱图，从图2中可知实施例3制得的对电极在可见光范围内透过率>70％；
图4为实施例4制备低温透明对电极的紫外可见光谱图，从图2中可知实施例4制得的对电极在可见光范围内透过率>70％；
图5为实施例5制备低温透明对电极的紫外可见光谱图，从图2中可知实施例5制得的对电极在可见光范围内透过率>70％；
图6显示的是实施例1制备DSSC的I-V测试结果：利用实施例1制得的对电极所组装的电池，在AMl.5G，1000W/m2标准测试条件下，测得其开路电压(Voc)为0.655V，短路电流(Jsc)为16.02mA/cm2，填充因子(FF)为55.98％，光电转换效率(Eff)为5.88％；
图7显示的是实施例2制备DSSC的I-V测试结果：利用实施例2制得的对电极所组装的电池，在AMl.5G，1000W/m2标准测试条件下，测得其开路电压(Voc)为0.699V，短路电流(Jsc)为16.60mA/cm2，填充因子(FF)为62.43％，光电转换效率(Eff)为7.24％；
图8显示的是实施例3制备DSSC的I-V测试结果：利用实施例3制得的对电极所组装的电池，在AMl.5G，1000W/m2标准测试条件下，测得其开路电压(Voc)为0.667V，短路电流(Jsc)为13.2mA/cm2，填充因子(FF)为61.8％，光电转换效率(Eff)为5.44％；
图9显示的是实施例4制备DSSC的I-V测试结果：利用实施例4制得的对电极所组装的电池，在AMl.5G，1000W/m2标准测试条件下，测得其开路电压(Voc)为0.678V，短路电流(Jsc)为13.42mA/cm2，填充因子(FF)为67.5％，光电转换效率(Eff)为6.14％；
图10显示的是实施例5制备DSSC的I-V测试结果：利用实施例5制得的对电极所组装的电池，在AMl.5G，1000W/m2标准测试条件下，测得其开路电压(Voc)为0.678V，短路电流(Jsc)为14.48mA/cm2，填充因子(FF)为68.5％，光电转换效率(Eff)为6.73％；
图11显示的是对比例1制备DSSC的I-V测试结果：利用对比例1制得的对电极所组装的电池，在AMl.5G，1000W/m2标准测试条件下，测得其开路电压(Voc)为0.700V，短路电流(Jsc)为16.61mA/cm2，填充因子(FF)为68.06％，光电转换效率(Eff)为7.91％；
图12显示的是对比例2制备DSSC的I-V测试结果。利用对比例2制得的对电极所组装的电池，在AMl.5G，1000W/m2标准测试条件下，测得其开路电压(Voc)为0.643V，短路电流(Jsc)为16.3mA/cm2，填充因子(FF)为48.74％，光电转换效率(Eff)为5.11％；
图13显示的是对比例3制备DSSC的I-V测试结果。利用对比例2制得的对电极所组装的电池，在AMl.5G，1000W/m2标准测试条件下，测得其开路电压(Voc)为0.68V，短路电流(Jsc)为15.31mA/cm2，填充因子(FF)为51.57％，光电转换效率(Eff)为5.36％；
从上述结果可以看出实施例1、2、3、4、5制备的DSSC透过率远远高于对比例制备的镜面Pt对电极，而且最高光电转化效率可达7.24％，与Pt电极相当，且高于不掺杂的溶液，这说明所制备的低温透明对电极性能加强，能替代Pt对电极。本发明提供的一种低温制备透明染料敏化太阳能电池用对电极，制备工艺简单，设备成本低，可规模化应用。
表1为本发明实施例和对比例制备的对电极的性能参数：
任何本领域中的技术人员很容易在不脱离本发明精神和范围的情况下进行改进和完善，因此本发明只受到本发明权利要求的内容和范围的限制，其意图涵盖所有包括在权利要求所限定的本发明精神和范围内的被选方案或等同方案。本发明将通过下面的实施例进行举例说明。但是，应当理解本发明并不限于这里所描述的特殊实例和实施方案。在这里包含这些特殊实例和实施方案的目的在于帮助本领域中的技术人员实践本发明。
Claims (10)
1.一种透明染料敏化太阳能电池用对电极，其特征在于，包括透明导电衬底，以及附着于所述透明导电衬底表面的掺杂有LiClO4或/和H2PtCl6的PEDOT:PSS薄膜，所述LiClO4或/和H2PtCl6的质量和PEDOT:PSS薄膜的质量的比为（0.06～58.4）：1。
2.根据权利要求1所述的透明染料敏化太阳能电池用对电极，其特征在于，仅掺杂LiClO4时，所述LiClO4和PEDOT:PSS薄膜的质量的比为（0.06～9.48）：1，优选为（0.65～4.46）：1。
3.根据权利要求1所述的透明染料敏化太阳能电池用对电极，其特征在于，仅掺杂H2PtCl6时，所述H2PtCl6和PEDOT:PSS薄膜的质量的为（0.25～58.4）：1，优选为（2.51～16.05）：1。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的透明染料敏化太阳能电池用对电极，其特征在于，所述掺杂有LiClO4或/和H2PtCl6的PEDOT:PSS薄膜的厚度为10～1000nm。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的透明染料敏化太阳能电池用对电极，其特征在于，所述透明导电衬底为ITO导电玻璃、FTO导电玻璃、ITO/PET柔性导电衬底、ITO/PEN柔性导电衬底中的一种，优选为FTO导电玻璃。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的透明染料敏化太阳能电池用对电极，其特征在于，所述透明染料敏化太阳能电池用对电极在可见光范围内，透过率≥65%。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述透明染料敏化太阳能电池用对电极的制备方法，其特征在于，包括：
将LiClO4或/和H2PtCl6加入至PEDOT:PSS浆料中，得到混合溶液；
将所得混合溶液涂覆于透明导电衬底表面后，在100～150℃下热处理3～5分钟，得到所述透明染料敏化太阳能电池用对电极。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中LiClO4或/和H2PtCl6的浓度为0.01～10 mol/L，优选为0.01～1mol/L，更优选为＞0.1且≤0.5mol/L。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述PEDOT:PSS浆料为高分子导电聚合物PEDOT、PSS和溶剂的混合物，所述PEDOT:PSS浆料中溶剂的含量为0～95.5%。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆的方法为丝网印刷、旋涂法或浸渍提拉法。
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|---|---|---|---|---|
| CN112151768A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-29 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种挤出压延制备硅碳负极电极片的方法及电极片 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103325572A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 南美特科技股份有限公司 | 具有高透光率相对电极的染料敏化太阳能电池 |
| US20150287541A1 (en) * | 2014-04-03 | 2015-10-08 | National Chiao Tung University | Method for manufacturing platinum nanoparticle solution and self-assembled platinum counter electrode thereof |
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103325572A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 南美特科技股份有限公司 | 具有高透光率相对电极的染料敏化太阳能电池 |
| US20150287541A1 (en) * | 2014-04-03 | 2015-10-08 | National Chiao Tung University | Method for manufacturing platinum nanoparticle solution and self-assembled platinum counter electrode thereof |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| RUOBING HAN等: "Influence of monomer concentration during polymerization on performance and catalytic mechanism of resultant poly(3,4-ethylenedioxythiophene) counter electrodes for dye-sensitized solar cells", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 * |
| WENJING HONG等: "Transparent graphene/PEDOT–PSS composite films as counter electrodes of dye-sensitized solar cells", 《ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATIONS》 * |
| XIAOJUAN SHEN等: "Improved Work Function of Poly (3,4-ethylenedioxythiophene): Poly (styrenesulfonic acid) and its Effect on Hybrid Silicon/Organic Heterojunction Solar Cells", 《NANOSCALE RESEARCH LETTERS》 * |
| 李昱煜等: "PEDOT基对电极染料敏化太阳能电池研究进展", 《材料导报A：综述篇》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112151768A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-29 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种挤出压延制备硅碳负极电极片的方法及电极片 |
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