染料敏化太陽能電池阻抗分析.pdf

1、隨著能源危機和環(huán)境污染問題的日益加劇，新能源的開發(fā)和利用顯得十分緊迫。太陽能作為一種清潔而又取之不盡的能源，正在受到人們的重視。近年來，染料敏化太陽能電池由于其廉價的成本和簡單的制作工藝以及潛在的高光電轉(zhuǎn)化效率，成為當前納米技術(shù)和光電轉(zhuǎn)換材料研究的熱點之一，是最有希望取代傳統(tǒng)太陽能電池的新型太陽能轉(zhuǎn)換裝置。隨著人們對其研究的不斷深入，染料敏化太陽能電池的性能有了很大的提高，但其光電轉(zhuǎn)換效率距理論值還有比較大的差距，關(guān)于電池的工作機理仍有

2、許多模糊不清的地方，需要進一步的深入研究。 電化學阻抗譜是常用的一種電化學測試技術(shù)，該方法具有頻率范圍廣、對體系擾動小的特點，已被證實是一種非常有效的研究染料敏化太陽能電池中電子傳輸及復(fù)合過程動力學的方法。本文應(yīng)用電化學阻抗譜技術(shù)對電池內(nèi)部電子傳輸過程的阻抗特性進行了研究，建立了一個能夠完整描述電池結(jié)構(gòu)的等效電路，同時結(jié)合阻抗的理論模型，對不同條件下電池的阻抗譜圖進行了分析，并采用模擬退火算法對阻抗數(shù)據(jù)進行擬合，從而確定了反映電

3、子轉(zhuǎn)移過程的重要參數(shù)。 對于采用P25制備的染料敏化太陽能電池的阻抗譜圖，分析結(jié)果表明電池的內(nèi)部阻抗主要來自至少三個方面：高頻區(qū)域，鉑和電解質(zhì)界面的阻抗；中頻區(qū)域，電子在二氧化鈦薄膜中的傳輸和復(fù)合阻抗；低頻區(qū)域，電解質(zhì)內(nèi)部的擴散阻抗。其中電子在二氧化鈦薄膜中的傳輸和復(fù)合阻抗是影響電池內(nèi)部阻抗的主要方面，電解質(zhì)的擴散對電池內(nèi)部阻抗的影響較小。同時，增加鉑對極厚度、二氧化鈦薄膜厚度和入射光強度，以及減小電解液層厚度，能夠減小電池的阻