染料敏化太阳能电池的电荷输运动力学与电解质扩散受限研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池（DSSC），是一种新型的高效、低成本薄膜光伏太阳能电池，具备替代传统的无机硅太阳能电池的潜力。提高染料敏化电池的光伏性能关键在于深入认识敏化电池的电荷输运与复合规律。 论文基于两个方面对敏化电池的电荷输运及电子复合做了深入研究，其一我们建立了染料敏化太阳能电池的电荷转移动力学模型，将电子寿命分布概念转化成为表征TiO2纳晶表面态电子复合强度的可测参量，从而建立了表征敏化电池中TiO2纳晶/电解质界面电子复合的有效实验手段。通过实验分析，敏化电池的电子复合具有非理想电子复合的特征，表面态电子参与了电子复合反应。其二，针对钴电解质敏化电池中存在的扩散受限问题，论文建立了光电流损失与电池扩散超电势的定量关系。通过推导得到的准线性反应扩散模型，论文模拟了扩散受限条件下的电流-电压曲线，以及氧化还原电对的扩散超电势，同时获得了TiO2和FTO接触面的费米能级和电子浓度。根据计算结果，论文获得了电池最佳效率对应的薄膜厚度，为优化敏化电池结构提供有效策略。 【关键词】：染料敏化太阳能电池 电子寿命 电解质 扩散受限 扩散超电势
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 前言9-18
• 1.1 太阳能电池的研究现状9
• 1.2 染料敏化电池的基本结构及工作原理9-13
• 1.2.1 导电玻璃10
• 1.2.2 半导体薄膜10
• 1.2.3 染料敏化剂10-11
• 1.2.4 对电极11-12
• 1.2.5 电解质12
• 1.2.6 染料敏化太阳能电池的工作原理12-13
• 1.3 衡量太阳能电池的指标13-15
• 1.4 染料敏化太阳能电池的研究现状15-16
• 1.5 论文研究内容及选题意义16-18
• 1.5.1 论文研究主要内容16-17
• 1.5.2 论文选题意义17-18
• 第二章 实验部分18-34
• 2.1 实验药品及仪器18-20
• 2.2 DSSC 的制备、测试方法20-24
• 2.2.1 电池制备20-23
• 2.2.2 DSSC 的测试23-24
• 2.3 表面态电子寿命分布模型24-28
• 2.4 表面态电子分布的实验测试部分28-29
• 2.5 扩散受限模拟部分29-34
• 2.5.1 模型的提出29-30
• 2.5.2 扩散受限方程的推导求解30-34
• 第三章 实验数据及分析34-45
• 3.1 染料敏化太阳能电池表面态电子分布测试数据34-36
• 3.2 染料敏化太阳能电池扩散受限模型分析与讨论36-45
• 第四章 结论45-46
• 4.1 染料敏化太阳能电池表面态电子分布结论45
• 4.2 染料敏化太阳能电池扩散受限研究结论45-46
• 参考文献46-51
• 发表论文和科研情况说明51-52
• 致谢52-53
• 附录53-55

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

沉积时间对MPTS自组装膜摩擦学性质的影响    周志丹;徐磊华;刘金龙;

纳米无机磁性聚合物复合膜的制备技术    熊中平;封雪松;

一种苝二酰亚胺衍生物的高产率合成方法    马永山;吴俊森;贾祥凤;常乃丰;

高频放电处理ITO电极对有机电致发光器件性能的影响    刘德武,朱文清,吴有智,蒋雪茵,张志林,许少鸿

Langmuir-Blodgett膜的研究现状及其应用    李旸;刘志存;

香豆素的合成、应用及其理论研究    孙丽;胡云楚;唐智勇;苏燕艳;

动态膜压仪在有序分子薄膜体系研究中的应用    陈根,甘礼华,王小兰,张祺,陈龙武

布儒斯特角显微镜和单分子膜表面形貌研究技术    刘明贤,甘礼华,陈根,王小兰,陈龙武

射频等离子体聚合多层复合薄膜的制备及性能    叶丹琴;杨利营;董波;印寿根;

SnO_2纳米柱状阵列的微波水热法合成及表征    杨伟光;王亚丽;史伟民;

硬脂酸单层LB膜上化学沉积银膜的研究    刘恒权;姚素微;班春梅;余碧涛;张卫国;王宏智;

树枝状8-羟基喹啉锌的合成和荧光性能研究    管建军;强西怀;马茶;申亮;

高分子纳米LB膜的制备及其光刻性能研究    曾国良;李铁生;许文俭;张素华;王筠;赵娜;吴养洁;

染料敏化太阳电池光阳极薄膜的研究进展    郭晓伟;陈改荣;王辉;苗超林;苗郁;曹志民;

Al/CuPc/Cu肖特基气敏二极管制备与特性    刘跃;王东兴;焦兵兵;

若干卟啉配合物敏化纳米TiO_2电极的光电性质研究    曾锦萍;黄浩;刘万云;王常清;梅光泉;应惠芳;

导电聚合物对纳米半导体的光致发光的增强效应及其机理    周剑章;席燕燕;郭洪辉;林仲华;

复合纳米薄膜制备及其摩擦学行为研究    程广贵

基于DPV的蓝色和白色有机发光器件及其效率滚降研究    张天瑜

二维纺锤形生色团分子的合成与光学材料的制备    张晓龙

有机电致发光器件性能改善研究    刘国强

四氧化三铁在有机电致发光器件中的应用研究    张丹丹

基于酞菁铜的太阳能电池的研究    刘一婷

锌配合物光电特性和铱配合物磷光敏化及光电特性研究    韩强

蓝色发光材料C-9芴联蒽衍生物的合成与发光性能的研究    王静

基于芘的有机电致发光材料的设计、合成和性质研究    梁作芹

基于苯并吡喃腈的阴离子化学传感器及萘酰亚胺功能材料的研究    黄晓梅

杂环聚合物的合成与光电性能研究    陈鑫

侧基横挂偶极单元的液晶聚对苯撑乙炔的合成及性质表征    王方文

非共轭D-A和A-D-A型吡啶甲酸衍生物及其环金属配合物的合成与性能研究    梁爱辉

聚合物光伏器件和染料敏化太阳能电池柔性对电极的制备与研究    黄辉

（5，8-喹啉撑乙烯）与（2-甲氧基-5-辛氧基对苯撑乙烯）共聚物的合成、表征及发光性能研究    张娟娟

含氮杂环化合物的合成及4-羟基香豆素绿色生产工艺研究    阮明波

电极修饰对聚合物光伏电池性能及稳定性的影响    田慧

吡啶基咪唑啉酮类金属配合物的合成、晶体结构及性能研究    张珊珊

二氧化钛改性及其性能研究    王钦清

ITO/NPB/Alq_3/LiF/Al有机电致发光器件光电特性研究    贾伟

染料敏化太阳能电池的电荷输运动力学与电解质扩散受限研究    王辉