天然染料共敏化太陽(yáng)能電池中共吸附劑的研究

【摘要】：采用紫外-可見(jiàn)吸收光譜對(duì)花青素、β-胡蘿卜素、2種染料混合共敏以及添加了共吸附劑脫氧膽酸(DCA)的混合共敏4種染料體系進(jìn)行光譜吸收性能測(cè)試,發(fā)現(xiàn)混合共敏體系能有效地拓展光譜吸收范圍,實(shí)現(xiàn)300~600 nm之間的全譜吸收,明顯提高了電池的光伏性能;在此基礎(chǔ)上對(duì)4種染料溶液進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試分析,發(fā)現(xiàn)共吸附劑分子不僅可以降低染料的團(tuán)聚,同時(shí)還有助于調(diào)節(jié)染料的能級(jí)位置,使其與TiO_2光陽(yáng)極的能級(jí)位置和電解液的氧化還原電位更加匹配。相應(yīng)地,DCA的加入減小了染料的LUMO與TiO_2導(dǎo)帶的能級(jí)差值,即降低了電子注入驅(qū)動(dòng)力(從0.92 e V降低到0.81 e V),從而降低了能量損失;同時(shí),DCA增加了染料的HOMO與電解質(zhì)的氧化還原電勢(shì)的差值,使得混合染料的再生驅(qū)動(dòng)力從0.24 e V達(dá)到0.35 e V,保證了染料的再生效率,明顯提高了電池的短路電流密度,增幅達(dá)到約22%,相應(yīng)地開(kāi)路電壓提高了約33 m V,光電轉(zhuǎn)換效率提高了30%以上,達(dá)到0.292%。 【作者單位】： 青海大學(xué);清華大學(xué)新型陶瓷與精細(xì)工藝國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;青海民族大學(xué);
【關(guān)鍵詞】： 染料敏化太陽(yáng)能電池 天然染料 共敏化 二氧化鈦 共吸附劑
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51362025) 國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)(2011AA050522) 青海省科技廳昆侖學(xué)者計(jì)劃
【分類號(hào)】：TM914.4
【正文快照】： (3.青海民族大學(xué),青海西寧810007)自1991年瑞士科學(xué)家Michael Gr?tzel和Brian O,Regan發(fā)明染料敏化太陽(yáng)能電池(Dye-Sensitized SolarCells,DSC)以來(lái),其光電轉(zhuǎn)換效率得到了逐步的提高,目前其最高效率達(dá)13%[1]。由于DSC的敏化劑以人工合成染料為主,大多數(shù)含有貴金屬元素,合成過(guò)

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