應(yīng)用于介觀太陽(yáng)能電池再生過(guò)程的掃描電化學(xué)顯微鏡研究

【摘要】：在染料敏化太陽(yáng)能電池中,染料的再生動(dòng)力學(xué)常數(shù)取決于電解液界面上氧化態(tài)染料再生與光生電子逆向復(fù)合的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。通過(guò)掃描電化學(xué)顯微鏡(SECM)的反饋模式,本論文研究了被光激發(fā)后的氧化態(tài)染料分了在碘離子和有機(jī)多硫電解液中的還原再生動(dòng)力學(xué)過(guò)程。 在p型的染料敏華太陽(yáng)能電池中,其光電轉(zhuǎn)換效率主要由光陽(yáng)極的空穴注入效率和染料/電解液界面上的染料再生速率決定。本論文通過(guò)掃描電化學(xué)顯微鏡的反饋模式測(cè)試了在染料在介孔CuCrO：薄膜上的光化學(xué)再生動(dòng)力學(xué)過(guò)程。通過(guò)測(cè)試P1和C343染料在碘離子和多硫電解液中的再生過(guò)程發(fā)現(xiàn),染料在多硫電解液中的再生動(dòng)力學(xué)常數(shù)更大,即再生速率更快,表明多硫電解液應(yīng)用于p型染料敏華太陽(yáng)能電池中可有效改善其工作特性。此外,本論文測(cè)試了NiO介孔薄膜上吡啶環(huán)基團(tuán)染料在碘離子和有機(jī)多硫電解液中的再生動(dòng)力學(xué)過(guò)程,測(cè)試結(jié)果表明,在多硫電解液中染料的再生速率更快,且吡啶環(huán)基團(tuán)作為染料在p型染料電池中具有很好的應(yīng)用前景。同時(shí)發(fā)現(xiàn)帶有羧酸基團(tuán)的染料其再生速率更快,即吡啶環(huán)中的吸附基團(tuán)影響了染料的再生速率常數(shù)。為了更進(jìn)一步了解染料的再生過(guò)程,本論文測(cè)試了NiO薄膜上P1染料在碘離子電解液中再生動(dòng)力學(xué)過(guò)程,分析了光強(qiáng)、電解液濃度和溶劑對(duì)染料再生過(guò)程的影響,并得到了相關(guān)的再生動(dòng)力學(xué)參數(shù),如異質(zhì)速率常數(shù)(Keff)還原速率常數(shù)(Kred)和激發(fā)截面(φhv) 基于鈣鈦礦電池的廣泛研究,本論文通過(guò)掃描電化學(xué)顯微鏡測(cè)試有機(jī)金屬鹵族鈣鈦礦(MAPbl3)在不同半導(dǎo)體氧化物薄膜(如n型的二氧化鈦、p型氧化鎳)上的再生動(dòng)力學(xué)過(guò)程,首次報(bào)道了鈣鈦礦較比傳統(tǒng)敏化劑更高的再生速率常數(shù)和激發(fā)截面積。 【關(guān)鍵詞】：通過(guò)掃描電化學(xué)顯微鏡(SECM)的反饋模式 并得到了相關(guān)的再生動(dòng)力學(xué)參數(shù) 如異質(zhì)速率常數(shù)(K_(eff)) 還原速率常數(shù)(K_(red)) 和激發(fā)截面((φ_(hv)))
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• List of abbreviations and symbols9-11
• 1. Introduction11-15
• 1.1. Solar Energy11
• 1.2. Generation of Solar cells11-13
• 1.3. Overview of thesis13-15
• 2. Mesoscopic Solar Cells15-48
• 2.1. Interoduction15-17
• 2.2. Recent development of DSSC17-29
• 2.3. Characterization29-37
• 2.4. Theory and Principles of Scanning Electrochemical Microscopy37-48
• 3. Experimental section48-58
• 3.1. Introduction48
• 3.2. Chemicals for SECM experiments48-50
• 3.3. Descriptions of sample preparation50-53
• 3.4. LEDs as light source53-55
• 3.5. Instruments and procedures55-56
• 3.6. Ultra microelectrode fabrication56-58
• 4. Result and Discussion58-94
• 4.1. Investigation of Dye Regeneration Kinetics at Dye-Sensitized P-typeCuCrOi Film/Electrolytes Interface with Scanning ElectrochemicalMicroscopy58-78
• 4.2. The Regeneration kinetics of dye sensitized Nickel oxide films78-92
• 4.3. Conculusion92-94
• 5. Organic Chrophroms with Pyridine Ring Anchoring Group for P-type Dye-Sensitized Solar Cells94-121
• 5.1. Introduction Organic Chrophroms with Pyridine Ring94-107
• 5.2. Regeneration Kinetics of Organic Dyes with Pyridine Ring Anchoring Group by Scanning Electrochemical Microscopy107-119
• 5.3. Conclusion119-121
• 6. Investigation on Regeneration Kinetics at Perovskite/Oxide Interface withScanning Electrochemical Microscopy121-134
• 6.1. Introduction121-122
• 6.2. SECM with feedback measurements122-128
• 6.3. k_(eff) and J_(hv) in blue illumination128-129
• 6.4. K_(eff) and J_(hv) in blue illumination129-130
• 6.5. Kinetic constant K_(red) and excitation cross section130-131
• 6.6. Relevant energy levels131-133
• 6.7. Conclusions133-134
• 7. Conclusion and ontlook134-138
• Acknowledgements138-139
• References139-160
• List of Publications160-161
• Book chapter161

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