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染料敏化太阳能电池的电子传输和复合特性研究

核心提示:  染料敏化电池(Dye-SensitizedSolarCell,简称DSSC)由于成本低、生产过程简单等优势,吸引了各国科学家与企业家大力进行科学研究和产业化开发。目前,DSSC的最高光电转换效率是

  染料敏化电池(Dye-SensitizedSolarCell,简称DSSC)由于成本低、生产过程简单等优势,吸引了各国科学家与企业家大力进行科学研究和产业化开发。目前,DSSC的最高光电转换效率是瑞士Gratzel小组报道的12.3%°3,但光电转换效率及其稳定性距离实际应用需求仍然相差较远,这主要是由于在电池内部存在着复杂的电子传输和电荷转移过程,它们相互竞争和制约,共同影响着电池内部的能量转化过程。具体表现为:第1,光电子在纳米多孔半导体薄膜中传输时,电子扩散到FTO导电基底被收集,流向外电路形成光电流,同时电子也可能与渗透在多孔薄膜里的电解液中的V复合而损失(称作背反应),这两个过程的竞争决定着DSSC的光电流大小。如何强化电子输运,抑制背反应,是当前DSSC研究的重点之1.第二,光生电子在纳米多孔半导体薄膜中传输时,由于多孔TiO2纳米颗粒薄膜中存在大量晶界导致缺陷态的产生,。从可以看出,在400 ~750nm的可见光范围内,随着光阳极厚度从5pm增加到14pm,IPCE逐渐增加,但厚度从14pm增加到17pm,IPCE随着厚度的增大在400~650nm波段明显减少,在650 ~750nm波段基本保持不变。测试结果与的特性曲线中短路电流变化的结果基本1致。

  3.2染料敏化太阳能电池的强度调制光电流谱和强度调制光电压谱分析(a)和(b)分别是强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)的虚部随频率变化的曲线。

  根据上述IMPS图中的最小特征频率可以得到光电子在光阳极中的传输时间Tt和电子扩散系数:付三玲,张伏,韦志仁。锐钛矿相02纳米棒状晶体的水热合成1!1.人工晶体学报,2008,37(4):10124015.王丽丽,杨兵初,周聪华,等。水热反应温度对碱性条件下TiO2纳米晶生长动力学及其光电性能的影响。人工晶体学报,2011,40