染料敏化太陽能電池的電荷輸運(yùn)動(dòng)力學(xué)與電解質(zhì)擴(kuò)散受限研究.pdf

1、染料敏化太陽能電池(DSSC)，是一種新型的高效、低成本薄膜光伏太陽能電池，具備替代傳統(tǒng)的無機(jī)硅太陽能電池的潛力。提高染料敏化電池的光伏性能關(guān)鍵在于深入認(rèn)識(shí)敏化電池的電荷輸運(yùn)與復(fù)合規(guī)律。
　　論文基于兩個(gè)方面對(duì)敏化電池的電荷輸運(yùn)及電子復(fù)合做了深入研究，其一我們建立了染料敏化太陽能電池的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)模型，將電子壽命分布概念轉(zhuǎn)化成為表征TiO2納晶表面態(tài)電子復(fù)合強(qiáng)度的可測參量，從而建立了表征敏化電池中TiO2納晶/電解質(zhì)界面電子復(fù)合

2、的有效實(shí)驗(yàn)手段。通過實(shí)驗(yàn)分析，敏化電池的電子復(fù)合具有非理想電子復(fù)合的特征，表面態(tài)電子參與了電子復(fù)合反應(yīng)。其二，針對(duì)鈷電解質(zhì)敏化電池中存在的擴(kuò)散受限問題，論文建立了光電流損失與電池?cái)U(kuò)散超電勢的定量關(guān)系。通過推導(dǎo)得到的準(zhǔn)線性反應(yīng)擴(kuò)散模型，論文模擬了擴(kuò)散受限條件下的電流-電壓曲線，以及氧化還原電對(duì)的擴(kuò)散超電勢，同時(shí)獲得了TiO2和FTO接觸面的費(fèi)米能級(jí)和電子濃度。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，論文獲得了電池最佳效率對(duì)應(yīng)的薄膜厚度，為優(yōu)化敏化電池結(jié)構(gòu)提供有效策