薄膜太阳能电池寿命【金属化合物对紫精/PVP薄膜变色及褪色性能研究】
摘要：本文在已知研究成果的基础上，采用不同变价金属化合物SnCl2和CoCl2，与紫精以不同比例混合后再与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）共混后制备成薄膜。对薄膜进行分组测试其变色性能、褪色性能和光疲劳性能，并作出最佳方案的选择。
关键词：SnCl2 CoCl2 薄膜 变色 褪色
一、含SnCl2的紫精/聚合物薄膜的制备及光致变色性能研究
1、SnCl2的紫精/聚合物薄膜制备
取2.0g紫精，根据SnCl2与紫精的摩尔比分别为0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0，称量 SnCl2 质量，与10g H2O，5.0gPVP制备混合溶液，分别记为0#-6#溶液，观察发现0#-4#溶解性较好，5#、6#溶解性差，为了制备光致变色性能良好的薄膜，选用0#-4#溶液进行研究。称量0#-4#每份溶液0.15g均匀涂布在2.54×2.5cm2载玻片上，在温室喝暗箱进行干燥以后，在相对湿度为58%的干燥器内避光放置一天，用一表面涂有N-甲基吡咯烷酮的玻璃片紧贴在薄膜上，避光保存。薄膜透明性良好，当SnCl2含量较高时，薄膜呈淡蓝色，用测厚仪测得膜厚约为0.1mm。
2、薄膜性能的测试方法
变色性能测定：将制得的紫精/PVP薄膜用紫外光(UV)分5次共100s照射，并对其紫外-可见光吸收光谱进行每次测定。
半衰期测定：薄膜UV光照100s后立即取出测定其吸光度A，然后在一定温度、暗处褪色，测定薄膜吸光度降到A/2所需要的时间，即为半衰期。
3、结果与讨论
变色性能：在正常光照条件下，经过UV光照对含有SnCl2的紫精/PVP薄膜进行照射后，其变化由无色或淡蓝色变为深蓝色，随着光照时间的延长，自由基阳离子不断积累，颜色逐渐加深，且SnCl2的含量只是影响紫精光照后吸收峰的强弱，其曲线峰形没有变化。
从色变为蓝紫色表明紫外光反应使无色的紫精二价阳离子变为蓝紫色的自由基阳离子。随着光照时间的增加，自由基阳离子不断积累，颜色加深，吸光度呈递增趋势，在569nm和609nm处有两个明显的吸收峰。查文献可知，551nm和606nm处吸收峰分别来自紫精自由基阳离子的二聚体和自由基阳离子。
褪色性能：从半衰期表征可以看出紫精/PVP薄膜的褪色速率，半衰期越短，褪色速率越快，不含SnCl2的薄膜室温下很难褪色，60℃下半衰期远远大于1个小时，SnCl2的加入可以加快薄膜褪色，缩短半衰期，改善紫精薄膜的褪色性能，因此可根据不同用途来调节SnCl2加入量制备有不同褪色速率的紫精薄膜。
由于含有SnCl2的紫精聚合物薄膜常温下褪色过程极其缓慢，而且SnCl2的溶解性能也不好，无法进一步提高SnCl2的含量来提高其性能，此配方没有达到预期效果。小组经过研究决定添加一种溶解性好的金属化合物来代替SnCl2，我们选择了CoCl2，红色单斜晶系结晶，易潮解，易溶于水。经过去离子水和乙醇混合液的溶解测试，得到混合均匀的透明黏液，成膜性良好，黏液呈酒红色，方案可行。
二、含CoCl2的紫精/聚合物薄膜的制备及光致变色性能研究
1、CoCl2的紫精/聚合物薄膜制备
取2.0g紫精，根据CoCl2与紫精的摩尔比分别为0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5，称量CoCl2 质量，与10g H2O，5.0gPVP制备混合溶液，分别记为0-5#溶液，观察发现0#为无色透明液体，1#-5#为酒红色透明液体。称量0#-5# 五份溶液0.15g均匀涂布在2.54×2.5cm2载玻片上，室温、暗箱干燥后，在相对湿度为58%的干燥器内避光放置一天，用一表面涂有N-甲基吡咯烷酮的玻璃片紧贴在薄膜上，避光保存。薄膜透明性良好，呈淡红色，非常美观，用测厚仪测得膜厚约为 0.1mm。
2、薄膜性能测试方法
与上一个方案相同，测定CoCl2的紫精/聚合物薄膜变色性能和半衰期。
3、结果和讨论
变色性能：含有CoCl2的紫精/PVP薄膜UV光照后，由无色或淡红色变为深紫色，随着光照时间的延长，自由基阳离子不断积累，颜色逐渐加深，且CoCl2的含量只是影响紫精光照后吸收峰的强弱，其可见光吸收曲线峰形变化不大。
褪色性能：紫精/PVP薄膜的褪色速率可用半衰期表征，半衰期越短，褪色速率越快，不含CoCl2的薄膜室温下很难褪色，50℃下半衰期远远大于1h，CoCl2的加入可以加快薄膜褪色，缩短半衰期，改善紫精薄膜的褪色性能，但是效果不是很明显，如图五所示为4#样品特征峰的吸光度随褪色时间变化，1#-5#的半衰期均大于1h，褪色性能较SnCl2较差，但是可根据不同用途来调节CoCl2加入量制备有不同褪色速率的紫精薄膜，并且外观美观。
发现样品在多次循环后依然能在光照后保持一个较高的吸光度，并能褪色至淡粉色（加热可明显加快），疲劳性能良好，但薄膜边缘发黄。
三、结语
综上所述，我们完成了两种金属化合物对紫精/PVP薄膜变色，褪色性能的研究，总体来说变价金属化合物的加入可以改善紫精/聚合物薄膜褪色性能，光疲劳性，希望经过这些实践研究的出的结果对相关行业得到一些帮助。
参考文献：
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[2]孙炎,陈祝君,王刚.非对称紫精化合物的合成表征及电致变色性能研究[J].科教文汇(上旬刊),2008,(03)
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