动态复合对染料敏化太阳电池性能的影响.PDFVIP

中国科学: 化学 2012 年 第42 卷 第1 期: 1 ~ 6 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 论 文 动态复合对染料敏化太阳电池性能的影响 寇东星, 刘伟庆, 胡林华, 陈双宏, 黄阳, 戴松元* 中国科学院新型薄膜太阳电池重点实验室; 中国科学院等离子体物理研究所, 合肥 230031 * 通讯作者, E-mail: sydai@ 收稿日期: 2011-12-16; 接受日期: 2012-04-28 doi: 10.1360/032011-852 摘要 本文通过设计一种特殊的电池结构, 动态改变电解液与导电玻璃(TCO) 的接触面积, 固定 关键词 TiO 薄膜面积, 将 TCO/ 电解液界面与TiO / 电解液界面两种复合途径进行区分, 从实验和理论两方 染料敏化 2 2 太阳电池 面研究了复合途径变化对染料敏化太阳电池(DSC)性能的影响. 采用电化学阻抗谱(EIS)表征界面电 动态复合 荷交换过程, 研究了不同途径在复合中的作用机理. 通过单色光下 I-V 性能测试, 对不同界面复合 光电压 主导下的 DSC 二极管特性进行数值分析, 探讨了复合过程中界面电荷交换变化对光电压(Voc) 的影 响. 研究结果表明, 高光强下(Voc ≈ 700 mV) 改变TCO/ 电解液接触面积对复合影响不明显, DSC 电 子复合主要经由 TiO2/ 电解液界面, 电池具有明显的二极管特征; 而弱光下(Voc 400 mV) 增加 TCO/ 电解液接触面积将使复合大幅增加, 此时电荷交换由 TCO/ 电解液界面主导, 电池填充因子大 幅降低, 整流作用减弱. 由于 TCO/ 电解液界面电荷交换明显慢于 TiO2/ 电解液界面, 通过同一电池 一定光强范围内的光电压变化对比发现, 高光强下光电压变化较慢, 而弱光下光电压变化较快. 1 引言 费米能级与电解液氧化还原电势之差, 复合过程主 要发生在 TiO2/ 电解液界面; 而开路条件下 TCO 费米 染料敏化太阳电池(DSC) 因低成本及独特的技 能级与 TiO2 费米能级持平, 两者共同提供了电子复 [1~3] 术工艺等优势成为新型太阳电池领域的研究热点 . 合的驱动力, 复合过程在 TiO2/ 电解液界面及TCO/ 电 [4] 过去20 年, Grätzel 组 一直引领高效DSC 的发展, 目 解液界面同时发生[10]. 相关 TiO / 电解液界面研究表