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聚合物多层修饰电权形太阳能电池

行业相关信息:有机高分子材料具有原料易得和来源广泛、可以通过分子设计得到不同功能的材料及加工方法多样的优点,因此利用功能高分子材料制备太阳能电池是一个重要研究方向,如利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势,在导电材料表面进行多层复合,也可以制成类似无机p—n结的单向导电结构,进而制成的太阳能电池装置。

①电极1上两种聚合物的泅个还原电化均高于电极2的两种聚合物的还原电位。

当两个修饰电极放人含有光敏化剂的电解液中用光照射,光敏化剂吸收光后产生的激发态分子,将电子转移给具有好灭作用的电极2的外层聚合物,然后通过内层聚合物转移到电极2。
由于电极1的结构只允许电子出内向外转移,因此激发态转移的电子不能向电极1转移。同时出于电极2上面积累的电子小能向外层聚合物转移,只能通过外电路通过屯极1回到电解液,因此在外电路小有光电流产生。

外电路中的电池电势等于两个电极修饰聚合物中还原电位较高者之差。电极的修饰方法可以采用带有呲咯或唆吩等可电化学聚合基团并含有氧化还原结构的单体力原料,用电化学聚合的方法在电极表面直接聚合,依次形成功能聚合物盼。

②电极1的内层由还原电位较低的功能聚合物修饰,而外层聚合物的还原电位较高,电子转移方向只能从内层向外层转移(见图中箭头方向);电极2的修饰正好相反,是内层聚合物的还原电仿高于外层,电子转移方向是从外层向内层转移。

光敏化剂也可以做成聚合物,直接修饰到外层聚合物表面,这样更利于光电子转移过程的进行。此时电极为三层修饰,反电极不与光敏物质接触,因此没有必要修饰。即具备太阳能光电他的能力。

同上述双层修饰电极构成的太阳能电他一样,太阳能电池对修饰用功能聚合材料的氧化还原电位有——定要求。氧化还原电位需要满足图中给出的关系。在文献中给出下面三种功能型氧化还原聚合物能够满足上述条件,可以分别作为三层修饰电极的修饰物。

聚合物小聚合物1和聚合物2均是N,NL桥接的2,2—联毗嘘衍生物。由于聚合物1由两个碳的碳链连接两个毗吱环中的N原子,构成的是六元环,环内张力极小,因此两个毗暖环基本处在共平面位置,分子的共扼程度较高,因此还原电位(以饱和鲁汞电极为基准)较高(一o.42v),农明比较容易得到一个电子被还原。
而聚合物2由于是三个碳的碳链连接两个毗暖环的N原子,构成有张JJ的七元环,两个pk淀环不能处在一个平面上,两个毗焚环之间的两面角较大,分子内共扼作用减弱,因此还原电位较低(一o.64v),表明比较难于得到一个电子。
因此,当由二者构成电极表面的双层修饰时,电子可以从还原态的聚合物2向聚合物1转移,但是相反的过程个能发生。
这样由它们构成的双层修饰电极具有单向导电特性。聚合物3作为光敏化剂直接修饰在作为狞灭剂的聚合物2上面,当受光激发后可以直接将电子转移给聚合物2,电子通过聚合物l累积到电极1上.从而在两电极之司产生电压。

在太阳能电池制作中以聚合物代替无机材料可以亢分发挥有机聚合材料柔性好,制作容易,材料来源广泛,成本低的优势,对大规模利剧太阳能,提供廉价电能具有重要意义。当然,以有机材料制备太阳能电池目前的研究仅仅刚刚开始,无论是使用寿命,还是电流效率都不能和发展成熟的无机砖光电池相比,还有很多技术问题需要探索和解决。
聚合物型光电池能否发展成为具有实用意义的产品,甚至将来能否替代无机材料成为太阳能利用的主要丁具,还有待于进一步研究探亲。

光敏高分子材料的品种和类别多样,上而仅仅是其中已经生产,或者正在广泛研究巾的一部分,自然界中具有光活性的物质和现象还有许多,有待十进一步开发研究。
铅酸电池

铅酸电池的优点是结构简单可靠、工艺成熟、价格低廉,作为水下能源,今后仍有它一定的地位。缺点在于其输出能量密度低,在放电因子为80%、平均放电电压为1.9v时,可以循环充放电1500次。在牺牲循环次数的情况下,可以增加能量输出密度
行业信息:铅酸电池从1890年开始应用于潜艇至今已有百年的历史。目前它仍是常规潜艇唯一实用的水下能源。它无疑是一种十分可靠的电源,其他电力系统(燃料电池、热电发生器以及其他电他)要获得这样的声音还必须经过实际考核来证明它们的可靠性。

2010年4月,天能集团公司和哈尔滨工业大学成立了“铅碳超级电池”联合实验室,在国内率先开始铅碳电池的研发。天能集团与哈尔滨工业大学合作开发的铅碳电池是一种双电层与电化学反应混合的储能电池,充电或放电瞬间大电流由双电层电容承担,因此这种铅碳电池具有高比功率和长寿命的特点,
混合负极铅碳电池研发的关键技术在于负极碳材料的选择和改性,负极铅和碳的电位匹配,抑制充电时氢气在负极的大量析出,造成电池的鼓胀。铅负极和碳负极的放电电位。天能和哈尔滨丁业大学联合研发的铅碳电池,以10Ah动力电池实际极板,模拟混合动力汽车的HRPSoC的充电放电作循环性能测试结果,循环次数已经超过10万次,达到了国外报道的超级电池循环性能水平

对12V12Ah铅碳电池进行了模拟HEV起停模式(1SS)循环寿命的测试,循环测试制度。测试结果表明,铅碳电池的起停循环寿命超过13万次,有经验数据表示,起停循环寿命l万次,相当于使用1年。

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