搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于薄膜电极溶胶修饰的染料敏化太阳电池光电特性研究

徐炜炜 胡林华 罗向东 刘培生 戴松元

基于薄膜电极溶胶修饰的染料敏化太阳电池光电特性研究

徐炜炜, 胡林华, 罗向东, 刘培生, 戴松元
PDF
导出引用
  • 染料敏化太阳电池(DSC)中的纳米薄膜电极 是决定太阳电池光电转换性能的重要组成部分. 为改善薄膜电极特性, 采用了不同浓度的TiO2溶胶对DSC光阳极导电玻 璃和纳米TiO2多孔薄膜进行不同方式的界面处理. 利用X射线衍射方法对制备得到的多孔薄膜以及溶胶经高温处理 后致密层中纳米TiO2颗粒的尺寸及晶型进行了测试. 采用高分辨透射电子显微镜和场发射扫描电子显微镜观察了纳米颗粒及薄膜微结构形貌. 采用强度调制光电流谱/光电压谱分析了TiO2溶胶的不同处理方式对电子传输和复合的影响. 在100 mWcm-2光强以及暗环境下分别测试了DSC的伏安输出性能以及暗电流. 结果表明, 不同浓度和处理方式均能较好地抑制暗电流. 溶胶处理后光生电子寿命n延长, 电子传输平均时间d相应缩短. 采用浓度为0.10 molL-1的 溶胶对导电玻璃和多孔膜同时处理, DSC的宏观输出特性最佳, 短路电流密度Jsc提高了10.9%, 光电转换效率提高了11.9%.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CBA00700)、 江苏省高等学校自然科学基础研究计划重大项目(批准号: 08KJA510002, 10KJA140043)、中国科学院新型薄膜太阳电池重点实验室基金(批准号: KF201106)和南通大学杏林学院科研基金(批准号: 2010K122)资助的课题.
    [1]

    O'Regan B, Gräztel M 1991 Nature 353 737

    [2]

    Bach U, Lupo D, Comte P, Moser J E, Weissörtel F, Salbeck J, Spreitzer H, Grätzel M 1998 Nature 395 583

    [3]

    Grätzel M 2004 J. Photochem. Photobiol. A 164 3

    [4]

    Gao F F, Wang Y, Zhang J, Shi D, Wang M K, Humphry-Baker R, Wang P, Zakeeruddin S M, Gräztel M 2008 Chem. Commun. 23 2635

    [5]

    Huang Y, Dai S Y, Cheng S H, Hu L H, Kong F T, Kou D X, Jiang N Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 643 (in Chinese) [黄阳, 戴松元, 陈双宏, 胡林华, 孔凡太, 寇东星, 姜年权 2010 物理学报 59 643]

    [6]

    Chen C Y, Wang M, Li J Y, Pootrakulchote N, Alibabaei L, Ngocle C H, Decoppet J D, Tsai J H, Grätzel C, Wu C G, Zakeeruddin S M, Gräztel M 2009 ACS Nano 3 3103

    [7]

    Dai S Y, Wang K J, Weng J, Sui Y F, Huang Y, Xiao S F, Chen S H, Hu L H, Kong F T, Pan X, Shi C W, Guo L 2005 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 85 447

    [8]

    Frank A J, Kopidakis N, Van de Lagemaat J 2004 J. Coord. Chem. Rev. 248 1165

    [9]

    Ito S, Liska P, Comte P, Charvet R, Péchy P, Bach U, Schmidt-Mende L, Zakeeruddin S M, Kay A, Nazeeruddin M K, Grätzel M 2005 Chem. Commun. 14 4351

    [10]

    Van de Lagemaat J, Park N G, Frank A J 2000 J. Phys. Chem. B 104 2044

    [11]

    Pichot F, Ferrere S, Fields C L, Gregg B A 2001 J. Phys. Chem. B 105 1422

    [12]

    Kay A, Gräztel M 2002 Chem. Mater. 14 2930

    [13]

    Han L, Koide N, Chiba Y, Islam A, Mitate T 2006 C. R. Chimie 9 645

    [14]

    Chen D P, Zang X D, Wei C C, Liu C C, Zhao Y 2011 Acta Phys. Chim. Sin. 27 425 (in Chinese) [陈东坡, 张晓丹, 魏长春, 刘彩池, 赵颖 2011 物理化学学报 27 425]

    [15]

    Hao S C, Wu J H, Fan L Q, Huang Y F, Lin J M, Wei Y L 2004 Sol. Energy 76 745

    [16]

    Xu W W, Dai S Y, Fang X Q, Hu L H, Kong F T, Pan X, Wang K J 2005 Acta Phys. Sin. 54 5943 (in Chinese) [徐炜炜, 戴松元, 方霞琴, 胡林华, 孔凡太, 潘旭, 王孔嘉 2005 物理学报 54 5943]

    [17]

    Yang S M, Huang Y Y, Huang C H, Zhao X S 2002 Chem. Mater. 14 1500

    [18]

    Xu W W, Dai S Y, Hu L H, Liang L Y, Wang K J 2006 Chin. Phys. Lett. 23 2288

    [19]

    Hu L H, Dai S Y, Wang K J 2005 Acta Phys. Sin. 54 1914 (in Chinese) [胡林华, 戴松元, 王孔嘉 2005 物理学报 54 1914]

    [20]

    Dai S Y, Kong F T, Hu L H, Shi C W, Fang X Q, Pan X, Wang K J 2005 Acta Phys. Sin. 54 1919 (in Chinese) [戴松元, 孔凡太, 胡林华, 史成武, 方霞琴, 潘旭, 王孔嘉 2005 物理学报 54 1919]

    [21]

    Stathatos E, Lianos P, Zakeeruddin S M, Liska P, Gräztel M 2003 Chem. Mater. 15 1825

    [22]

    Peter L M, Wijayantha K G U 2000 Electrochim. Acta 45 4543

    [23]

    Kern R, Sastrawan R, Ferber J, Stangl R, Luther J 2002 Electrochim. Acta 47 4213

  • [1]

    O'Regan B, Gräztel M 1991 Nature 353 737

    [2]

    Bach U, Lupo D, Comte P, Moser J E, Weissörtel F, Salbeck J, Spreitzer H, Grätzel M 1998 Nature 395 583

    [3]

    Grätzel M 2004 J. Photochem. Photobiol. A 164 3

    [4]

    Gao F F, Wang Y, Zhang J, Shi D, Wang M K, Humphry-Baker R, Wang P, Zakeeruddin S M, Gräztel M 2008 Chem. Commun. 23 2635

    [5]

    Huang Y, Dai S Y, Cheng S H, Hu L H, Kong F T, Kou D X, Jiang N Q 2010 Acta Phys. Sin. 59 643 (in Chinese) [黄阳, 戴松元, 陈双宏, 胡林华, 孔凡太, 寇东星, 姜年权 2010 物理学报 59 643]

    [6]

    Chen C Y, Wang M, Li J Y, Pootrakulchote N, Alibabaei L, Ngocle C H, Decoppet J D, Tsai J H, Grätzel C, Wu C G, Zakeeruddin S M, Gräztel M 2009 ACS Nano 3 3103

    [7]

    Dai S Y, Wang K J, Weng J, Sui Y F, Huang Y, Xiao S F, Chen S H, Hu L H, Kong F T, Pan X, Shi C W, Guo L 2005 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 85 447

    [8]

    Frank A J, Kopidakis N, Van de Lagemaat J 2004 J. Coord. Chem. Rev. 248 1165

    [9]

    Ito S, Liska P, Comte P, Charvet R, Péchy P, Bach U, Schmidt-Mende L, Zakeeruddin S M, Kay A, Nazeeruddin M K, Grätzel M 2005 Chem. Commun. 14 4351

    [10]

    Van de Lagemaat J, Park N G, Frank A J 2000 J. Phys. Chem. B 104 2044

    [11]

    Pichot F, Ferrere S, Fields C L, Gregg B A 2001 J. Phys. Chem. B 105 1422

    [12]

    Kay A, Gräztel M 2002 Chem. Mater. 14 2930

    [13]

    Han L, Koide N, Chiba Y, Islam A, Mitate T 2006 C. R. Chimie 9 645

    [14]

    Chen D P, Zang X D, Wei C C, Liu C C, Zhao Y 2011 Acta Phys. Chim. Sin. 27 425 (in Chinese) [陈东坡, 张晓丹, 魏长春, 刘彩池, 赵颖 2011 物理化学学报 27 425]

    [15]

    Hao S C, Wu J H, Fan L Q, Huang Y F, Lin J M, Wei Y L 2004 Sol. Energy 76 745

    [16]

    Xu W W, Dai S Y, Fang X Q, Hu L H, Kong F T, Pan X, Wang K J 2005 Acta Phys. Sin. 54 5943 (in Chinese) [徐炜炜, 戴松元, 方霞琴, 胡林华, 孔凡太, 潘旭, 王孔嘉 2005 物理学报 54 5943]

    [17]

    Yang S M, Huang Y Y, Huang C H, Zhao X S 2002 Chem. Mater. 14 1500

    [18]

    Xu W W, Dai S Y, Hu L H, Liang L Y, Wang K J 2006 Chin. Phys. Lett. 23 2288

    [19]

    Hu L H, Dai S Y, Wang K J 2005 Acta Phys. Sin. 54 1914 (in Chinese) [胡林华, 戴松元, 王孔嘉 2005 物理学报 54 1914]

    [20]

    Dai S Y, Kong F T, Hu L H, Shi C W, Fang X Q, Pan X, Wang K J 2005 Acta Phys. Sin. 54 1919 (in Chinese) [戴松元, 孔凡太, 胡林华, 史成武, 方霞琴, 潘旭, 王孔嘉 2005 物理学报 54 1919]

    [21]

    Stathatos E, Lianos P, Zakeeruddin S M, Liska P, Gräztel M 2003 Chem. Mater. 15 1825

    [22]

    Peter L M, Wijayantha K G U 2000 Electrochim. Acta 45 4543

    [23]

    Kern R, Sastrawan R, Ferber J, Stangl R, Luther J 2002 Electrochim. Acta 47 4213

  • [1] 梁林云, 陈 冲, 王孔嘉, 王命泰, 郭 力, 孔明光. 聚苯胺基固态染料敏化太阳电池中电子输运性能的研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4270-4276. doi: 10.7498/aps.56.4270
    [2] 许双英, 胡林华, 李文欣, 戴松元. 染料敏化太阳电池中TiO2颗粒界面接触对电子输运影响的研究. 物理学报, 2011, 60(11): 116802. doi: 10.7498/aps.60.116802
    [3] 哈日巴拉, 师兰, 姜磊, 郭金毓, 原光瑜, 王李波, 刘宗瑞. 纳米TiO2叶片状阵列电极的制备及其在染料敏化太阳电池中电子的输运性能. 物理学报, 2011, 60(8): 088101. doi: 10.7498/aps.60.088101
    [4] 寇东星, 姜年权, 刘伟庆, 胡林华, 黄阳, 戴松元. 调制光/电作用下染料敏化太阳电池中电荷传输和界面转移研究. 物理学报, 2010, 59(7): 5141-5147. doi: 10.7498/aps.59.5141
    [5] 侯清玉, 张 跃, 张 涛. 高氧空位简并锐钛矿TiO2半导体电子寿命的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(5): 3155-3159. doi: 10.7498/aps.57.3155
    [6] 李聪, 侯清玉, 张振铎, 张冰. Eu掺杂量对锐钛矿相TiO2电子寿命和吸收光谱影响的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(7): 077102. doi: 10.7498/aps.61.077102
    [7] 张 苑, 赵 颖, 蔡 宁, 熊绍珍. 锐钛矿相TiO2纳米管的制备及其染料敏化太阳电池. 物理学报, 2008, 57(9): 5806-5809. doi: 10.7498/aps.57.5806
    [8] 王俊, 柳义, 董宝中, 李志宏, 巩雁军, 吴东, 孙予罕. 小角X射线散射法测定溶胶平均界面厚度. 物理学报, 2001, 50(6): 1128-1131. doi: 10.7498/aps.50.1128
    [9] 梁林云, 戴松元, 方霞琴, 胡林华. 染料敏化太阳电池中TiO2膜内电子传输和背反应特性研究. 物理学报, 2008, 57(3): 1956-1962. doi: 10.7498/aps.57.1956
    [10] 刘伟庆, 寇东星, 胡林华, 戴松元. 染料敏化太阳电池内部光路折转对电子传输特性的影响. 物理学报, 2012, 61(16): 168201. doi: 10.7498/aps.61.168201
    [11] 奚小网, 胡林华, 徐炜炜, 戴松元. TiCl4处理多孔薄膜对染料敏化太阳电池中电子传输特性影响研究. 物理学报, 2011, 60(11): 118203. doi: 10.7498/aps.60.118203
    [12] 梁林云, 戴松元, 胡林华, 戴俊, 刘伟庆. TiO2颗粒尺寸对染料敏化太阳电池内电子输运特性影响研究. 物理学报, 2009, 58(2): 1338-1343. doi: 10.7498/aps.58.1338
    [13] 李畅, 薛唯, 韩长峰, 钱磊, 赵谡玲, 喻志农, 章婷, 王岭雪. ZnO电子传输层对于反型结构聚合物太阳电池光浴效应的影响. 物理学报, 2015, 64(8): 088401. doi: 10.7498/aps.64.088401
    [14] 吴宜勇, 杨德庄, 何世禹, 胡建民, 钱勇. GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的电子辐照损伤效应. 物理学报, 2009, 58(7): 5051-5056. doi: 10.7498/aps.58.5051
    [15] 齐佳红, 胡建民, 盛延辉, 吴宜勇, 徐建文, 王月媛, 杨晓明, 张子锐, 周扬. 电子辐照下GaAs/Ge太阳电池载流子输运机理研究. 物理学报, 2015, 64(10): 108802. doi: 10.7498/aps.64.108802
    [16] 徐炜炜, 戴松元, 方霞琴, 胡林华, 孔凡太, 潘 旭, 王孔嘉. 电沉积处理与染料敏化纳米薄膜太阳电池的优化. 物理学报, 2005, 54(12): 5943-5948. doi: 10.7498/aps.54.5943
    [17] 戴松元, 孔凡太, 胡林华, 史成武, 方霞琴, 潘 旭, 王孔嘉. 染料敏化纳米薄膜太阳电池实验研究. 物理学报, 2005, 54(4): 1919-1926. doi: 10.7498/aps.54.1919
    [18] 曾隆月, 戴松元, 王孔嘉, 孔凡太, 胡林华, 潘 旭, 史成武. 染料敏化纳米ZnO薄膜太阳电池机理初探. 物理学报, 2005, 54(1): 53-57. doi: 10.7498/aps.54.53
    [19] 翁 坚, 肖尚锋, 陈双宏, 戴松元. 大面积染料敏化太阳电池的实验研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3602-3606. doi: 10.7498/aps.56.3602
    [20] 寇东星, 姜年权, 黄阳, 戴松元, 陈双宏, 胡林华, 孔凡太. 大面积染料敏化太阳电池的串联阻抗特性研究. 物理学报, 2010, 59(1): 643-648. doi: 10.7498/aps.59.643
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  2465
  • PDF下载量:  2064
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2011-05-31
  • 修回日期:  2012-04-28
  • 刊出日期:  2012-04-20

基于薄膜电极溶胶修饰的染料敏化太阳电池光电特性研究

  • 1. 南通大学杏林学院, 南通 226019;
  • 2. 中国科学院等离子体物理研究所, 中国科学院新型薄膜太阳电池重点实验室, 合肥 230031
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CBA00700)、 江苏省高等学校自然科学基础研究计划重大项目(批准号: 08KJA510002, 10KJA140043)、中国科学院新型薄膜太阳电池重点实验室基金(批准号: KF201106)和南通大学杏林学院科研基金(批准号: 2010K122)资助的课题.

摘要: 染料敏化太阳电池(DSC)中的纳米薄膜电极 是决定太阳电池光电转换性能的重要组成部分. 为改善薄膜电极特性, 采用了不同浓度的TiO2溶胶对DSC光阳极导电玻 璃和纳米TiO2多孔薄膜进行不同方式的界面处理. 利用X射线衍射方法对制备得到的多孔薄膜以及溶胶经高温处理 后致密层中纳米TiO2颗粒的尺寸及晶型进行了测试. 采用高分辨透射电子显微镜和场发射扫描电子显微镜观察了纳米颗粒及薄膜微结构形貌. 采用强度调制光电流谱/光电压谱分析了TiO2溶胶的不同处理方式对电子传输和复合的影响. 在100 mWcm-2光强以及暗环境下分别测试了DSC的伏安输出性能以及暗电流. 结果表明, 不同浓度和处理方式均能较好地抑制暗电流. 溶胶处理后光生电子寿命n延长, 电子传输平均时间d相应缩短. 采用浓度为0.10 molL-1的 溶胶对导电玻璃和多孔膜同时处理, DSC的宏观输出特性最佳, 短路电流密度Jsc提高了10.9%, 光电转换效率提高了11.9%.

English Abstract

参考文献 (23)

目录

    /

    返回文章
    返回