不同染料吸附状态下染料敏化太阳能电池电化学阻抗谱研究.pdfVIP

财 抖 2013年第l9期(44)卷 文章编号：1001—9731(2013)192804—06 不 同染料吸附状态下染料敏化太阳能电池 电化学阻抗谱研究 汪禹汛 ，王 智 ，唐 笑 ，刘芳芳 (1．重庆大学 化学化工学院，重庆 400044；2．重庆科技学院 冶金与材料工程学院，重庆 401331) 摘 要： 研究了TiO。表 面染料 的吸 附状 态不 同时， 强。对 于 常用 的 10~／m 左 右厚度 的锐 钛 矿 纳米 晶 染料敏化太 阳能 电池 (DSC)的光 电转换性能，并采用 TiO 薄膜 ，饱和吸附染料时，染料吸附量通常都能达 电化学交流阻抗技术 (EIS)考察 了不同染料吸 附状态 到 1．0×10 ～1．4×10。mol／cm 的范围[j。 下 DSC中的电子界面复合效应。结果表 明，在非饱和 DSC对染料的吸附状态主要有 3个方面的要求 ： 吸附染料状态下，通过调整 TiO：薄膜表面染料分子 (1)染料分子在 TiO。薄膜表面的吸附方式必须是化 吸附量 ，可以降低界面电荷复合效应 ，使 电子在 TiO 学吸附，这对光生 电子在染料分子和 TiO 之间的传 薄膜的传输过程中寿命增加，从而提 高DSC的填充因 输和染料分子的稳定性有着重要 意义l7；(2)染料吸 子 。 附量要足够大 ，以产生大量的光生电子 ，得到高的短路 关键词 ： 染料；吸附状态 ；复合效应 ；电子寿命 ；太 阳 光电流 ；(3)染料分子要充分覆盖 TiO。表面，以屏 能电池 蔽光生 电子注入 TiO：导带时，在弛豫过程 中被电解 中图分类号 ： O646 文献标识码 ：A 质 中的三碘离子复合 ]。为 了满足以上 3方面的要 DOI：10．3969／．issn．1001—9731．2013．19．014 求 ，DSC中使用 的TiO。光电极都是饱和吸附染料状 态，通常都认为染料吸附量越大越好。 1 引 言 然而，在 DSC中，一直存在一个现象 ，即短路光 电 染料敏化太阳能 电池 (dye—sensitizedsolarcells， 流的增高总是伴随填充因子的降低 。。”]。通过光照强 DSC)，作为 目前纳米太阳能电池 中光电转换效率最高 度与 DSC光电转换性能之间关系的研究，发现填充 因 和性能最稳定的代表，以钌的多吡啶配合物染料作为 子的降低 是 由于被光激发 的染料分子数量增大所 光敏剂，不仅能获得接近 1的高量子产率，而且克服了 至l1引。染料被光激发，失去 电子成为氧化态的染料分 半导体量子容易被 电解质中的碘光腐蚀 的缺点，已经 子 ，这些染料分子 由附近的 I对其进行电子补偿。I一 获得了可以与固体半导体太阳能电池相 比拟的光 电转 还原氧化态的染料分子，并与 I络合成 I。因此 ，实 换效率，成为新一代低价太阳能电池 中最具发展潜力 际上 I__是在原位与染料的光激发伴生的。也就是说 ， 的研究对象。不过，DSC光 电转换效率 的提高一直处 高浓度的染料分子被光激 发，会产生高局部浓度 的 于瓶颈状态 。目前，DSC最大光电转换效率为 12．3 I。从而增大注入电子在 TiO 薄膜传输过程 中被 IiI 左右 |1]，距离其 3O 的理论光电转换效率差距还 比较 复合的几率，造成填充因子下降 。高局部浓度 的I 大 。因此 ，进一步探明其 内部 电子传输机理和提高 不仅会由高强度光照产生，也会 由染料吸附浓度过大 光电转换效率仍然是研究的重点。 造成