用電化學(xué)阻抗譜研究染料敏化太陽能電池的電子傳輸與復(fù)合特性

【摘要】： 本文利用電化學(xué)阻抗譜(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)技術(shù)深入分析了TiO2納米顆粒染料敏化太陽能電池(Dye-sensitized Solar Cell,DSC)以及ZnO納米棒太陽能電池的電學(xué)性質(zhì)。EIS提供了兩種電池各個組件在不同偏壓下詳細(xì)的參數(shù)信息。第一,本文討論了TiO2納米顆粒DSC擴(kuò)展到高偏壓下的電學(xué)性質(zhì)。證明了在一般偏壓下時,DSC的電學(xué)性質(zhì)主要由TiO2表面的缺陷態(tài)控制。隨著偏壓升高,加在TiO2上的偏壓存在一個約0.9V的極值,限制了DSC的開路電壓的最高可能值。在高偏壓下,DSC各個組件的電學(xué)性質(zhì)均被清楚觀察到。結(jié)果顯示,標(biāo)準(zhǔn)的Pt對電極以及I-/I3-電解質(zhì)溶液的電阻較小,不是限制DSC效率的主要因素。第二,本文利用EIS研究了ZnO納米棒DSC的電子傳輸與復(fù)合性質(zhì)以及這些性質(zhì)如何影響電池的效率。結(jié)果顯示,復(fù)合過程由納米棒表面的指數(shù)分布的缺陷態(tài)控制,而這些缺陷態(tài)同時也控制了低偏壓下納米棒的電容特性。復(fù)合過程對光照的存在有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系,是限制這類器件效率的主要原因之一。韋伯(Warburg)特性從EIS高頻段信號中被觀察到,確定了本文使用的ZnO納米棒陣列具有大約100Ω的傳輸電阻。傳輸電阻被證明與光照無關(guān)。本文通過EIS對DSC進(jìn)行詳細(xì)測試得到電池各組件的詳細(xì)電學(xué)參數(shù),為優(yōu)化此類器件提供了檢驗依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：太陽能電池 染料敏化 二氧化鈦 氧化鋅 電化學(xué)阻抗譜
【學(xué)位授予單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-5
• 第1章 緒論5-14
• 1.1 太陽能電池簡介5
• 1.2 染料敏化太陽能電池簡介5-7
• 1.3 染料敏化太陽能電池的電子過程研究簡介7-11
• 參考文獻(xiàn)11-14
• 第2章 利用電化學(xué)阻抗譜EIS研究DSC的理論基礎(chǔ)14-20
• 2.1 電化學(xué)阻抗譜的基本原理14-15
• 2.2 利用電化學(xué)阻抗譜分析DSC內(nèi)阻的基本原理15-18
• 2.3 DSC的封裝與測試18-19
• 參考文獻(xiàn)19-20
• 第3章 TiO_2納米顆粒染料敏化太陽能電池EIS研究20-30
• 3.1 簡介20
• 3.2 實驗部分20
• 3.3 結(jié)果與分析20-27
• 3.4 結(jié)論27-29
• 參考文獻(xiàn)29-30
• 第4章 ZnO納米棒染料敏化太陽能電池30-42
• 4.1 簡介30
• 4.2 實驗部分30-31
• 4.3 結(jié)果和分析31-40
• 4.4 結(jié)論40-41
• 參考文獻(xiàn)41-42
• 文章發(fā)表目錄42-43
• 感謝43-44

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