染料敏化太陽能電池的電荷輸運動力學(xué)與電解質(zhì)擴散受限研究

【摘要】：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)識敏化電池的電荷輸運與復(fù)合規(guī)律。 論文基于兩個方面對敏化電池的電荷輸運及電子復(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)合的有效實驗手段。通過實驗分析，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，針對鈷電解質(zhì)敏化電池中存在的擴散受限問題，論文建立了光電流損失與電池擴散超電勢的定量關(guān)系。通過推導(dǎo)得到的準(zhǔn)線性反應(yīng)擴散模型，論文模擬了擴散受限條件下的電流-電壓曲線，以及氧化還原電對的擴散超電勢，同時獲得了TiO2和FTO接觸面的費米能級和電子濃度。根據(jù)計算結(jié)果，論文獲得了電池最佳效率對應(yīng)的薄膜厚度，為優(yōu)化敏化電池結(jié)構(gòu)提供有效策略。 【關(guān)鍵詞】：染料敏化太陽能電池 電子壽命 電解質(zhì) 擴散受限 擴散超電勢
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 前言9-18
• 1.1 太陽能電池的研究現(xiàn)狀9
• 1.2 染料敏化電池的基本結(jié)構(gòu)及工作原理9-13
• 1.2.1 導(dǎo)電玻璃10
• 1.2.2 半導(dǎo)體薄膜10
• 1.2.3 染料敏化劑10-11
• 1.2.4 對電極11-12
• 1.2.5 電解質(zhì)12
• 1.2.6 染料敏化太陽能電池的工作原理12-13
• 1.3 衡量太陽能電池的指標(biāo)13-15
• 1.4 染料敏化太陽能電池的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 論文研究內(nèi)容及選題意義16-18
• 1.5.1 論文研究主要內(nèi)容16-17
• 1.5.2 論文選題意義17-18
• 第二章 實驗部分18-34
• 2.1 實驗藥品及儀器18-20
• 2.2 DSSC 的制備、測試方法20-24
• 2.2.1 電池制備20-23
• 2.2.2 DSSC 的測試23-24
• 2.3 表面態(tài)電子壽命分布模型24-28
• 2.4 表面態(tài)電子分布的實驗測試部分28-29
• 2.5 擴散受限模擬部分29-34
• 2.5.1 模型的提出29-30
• 2.5.2 擴散受限方程的推導(dǎo)求解30-34
• 第三章 實驗數(shù)據(jù)及分析34-45
• 3.1 染料敏化太陽能電池表面態(tài)電子分布測試數(shù)據(jù)34-36
• 3.2 染料敏化太陽能電池擴散受限模型分析與討論36-45
• 第四章 結(jié)論45-46
• 4.1 染料敏化太陽能電池表面態(tài)電子分布結(jié)論45
• 4.2 染料敏化太陽能電池擴散受限研究結(jié)論45-46
• 參考文獻46-51
• 發(fā)表論文和科研情況說明51-52
• 致謝52-53
• 附錄53-55

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