量子點(diǎn)敏化及磁場(chǎng)作用下染料敏化太陽(yáng)能電池光電性能的研究.pdf

1、能源問(wèn)題作為全球關(guān)注的三大問(wèn)題之一，已經(jīng)成為世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中急待解決的問(wèn)題。開發(fā)和利用可再生能源已經(jīng)迫在眉睫。染料敏化太陽(yáng)能電池是一類新興的光伏器件，具有制作工藝簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。然而，目前染料敏化太陽(yáng)能電池存在著轉(zhuǎn)換效率不高、長(zhǎng)期穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，限制了它的大規(guī)模應(yīng)用。
　　 染料敏化太陽(yáng)能電池中電子轉(zhuǎn)移過(guò)程主要包括光生載流子在半導(dǎo)體中的產(chǎn)生、復(fù)合和界面遷移等，在此過(guò)程中產(chǎn)生了大量易受磁場(chǎng)影響的電子、空穴，因此，我們認(rèn)為外加

2、磁場(chǎng)有可能通過(guò)對(duì)這些帶電粒子行為的影響，進(jìn)而影響電池的光電性能以及量子效率。所以針對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池存在的光陽(yáng)極電子遷移率低、光生電子和空穴復(fù)合嚴(yán)重等問(wèn)題，我們提出外加磁場(chǎng)產(chǎn)生洛倫茲力來(lái)促進(jìn)電子空穴的分離，從而提高染料敏化太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化率的構(gòu)思。
　　 本論文采用CdS、PbS、CdSe量子點(diǎn)以及N719染料對(duì)多孔TiO2薄膜及ZnO納米陣列進(jìn)行敏化，組裝成染料敏化太陽(yáng)能電池，研究了外加磁場(chǎng)對(duì)電池光電性能的影響。結(jié)果表明，

3、在磁場(chǎng)作用下，N719染料敏化的TiO2薄膜電池在磁場(chǎng)中最大的短路電流密度是10 mA/cm2，比沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)的短路電流密度8.32mA/cm2增加了20.2％；其在磁場(chǎng)中最大的效率是5％比沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)的效率4.68％增加了6.8％。CdS量子點(diǎn)敏化ZnO納米陣列電池在磁場(chǎng)中最大的短路電流密度是2.66mA/cm2，比沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)的短路電流密度1.92mA/cm2增加了39％；在磁場(chǎng)中最大的效率是0.55％比沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)的效率0.34％增加了6

4、2％。通過(guò)分析敏化前后磁場(chǎng)作用下光陽(yáng)極薄膜電阻變化以及光電池的暗電流，說(shuō)明在一定大小磁場(chǎng)中，由于洛倫茲力的作用光生電子和空穴的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，促進(jìn)了光生電子和空穴的分離，從而減少光陽(yáng)極中電子和氧化態(tài)染料、氧化態(tài)電解質(zhì)之間的復(fù)合，導(dǎo)致染料敏化太陽(yáng)能電池的光電流和光電轉(zhuǎn)換效率的提高。這種簡(jiǎn)單易行的方法為提高染料敏化太陽(yáng)能電池的光電性能提供了新途徑。
　　 簡(jiǎn)單水熱法生長(zhǎng)的核殼結(jié)構(gòu)ZnO微球具有較高的比表面積，增加了染料吸附量。核殼