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染料敏化太阳电池内部光路折转对电子传输特性的影响

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

刘伟庆, 寇东星, 胡林华, 戴松元
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  • 基于染料敏化太阳电池(DSC)光阳极的反射层结构,建立了含有 光路折转的电子连续性方程.计算和分析了不同吸收条件和反射条件下的调制光 电流频率响应特性,研究了DSC内部光路折转对电子传输特性的影响.通过不同膜 厚的强度调制光电流谱 测试表明, 建立的模型反映了DSC内部光路折转时调制光电流频率 响应.动力学研究结果表明, 在含有反射层的DSC中,电子传输动力学过程依赖 于光吸收系数、薄膜厚度以及大颗粒反射能力等因素. DSC内部光路折转导 致较深陷阱被电子填充,缩短了电子在陷阱中的停留时间, 减小了俘获/脱俘影响, 使电子传输过程加快.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CBA00700); 国家高技术研究发展计划(批准号: 2009AA050603); 中国科 学院知识创新工程重要方向项目(批准号: KGCX2-YW-326)和 中国博士后科学基金(批准号: 20110490835)资助的课题.
    [1]

    Oregan B, Gratzel M 1991 Nature 353 737

    [2]

    Bala H, Shi L, Jiang L, Guo J Y, Yuan G Y, Wang L B, Liu Z R 2011 Acta Phys. Sin. 60 088101 (in Chinese) [哈日巴拉, 师兰, 姜磊, 郭金毓, 袁光瑜, 王李波, 刘宗瑞 2011 物理学报 60 088101]

    [3]

    Yella A, Lee H W, Tsao H N, Yi C Y, Chandiran A K, Nazeeruddin M K, Diau E W G, Yeh C Y, Zakeeruddin S M, Gratzel M 2011 Science 334 629

    [4]

    Hore S, Vetter C, Kern R, Smit H, Hinsch A 2006 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90 1176

    [5]

    Hu L H, Dai S Y, Weng J, Xiao S F, Sui Y F, Huang Y, Chen S H, Kong F T, Pan X, Liang L Y, Wang K J 2007 J. Phys. Chem. B 111 358

    [6]

    Dloczik L, Ileperuma O, Lauermann I, Peter L M, Ponomarev E A, Redmond G, Shaw N J, Uhlendorf I 1997 J. Phys. Chem. B 101 10281

    [7]

    Liu W Q, Kou D X, Hu L H, Huang Y, Jiang N Q, Dai S Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 5141 (in Chinese) [刘伟庆, 寇东星, 胡林华, 黄阳, 姜年全, 戴松元 2010 物理学报 59 5141]

    [8]

    Oekermann T, Zhang D, Yoshida T, Minoura H 2004 J. Phys. Chem. B 108 2227

    [9]

    Bisquert J 2002 J. Phys. Chem. B 106 325

    [10]

    Fisher A C, Peter L M, Ponomarev E A, Walker A B, Wijayantha K G U 2000 J. Phys. Chem. B 104 949

    [11]

    Bisquert J, Vikhrenko V S 2004 J. Phys. Chem. B 108 2313

    [12]

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

  • [1]

    Oregan B, Gratzel M 1991 Nature 353 737

    [2]

    Bala H, Shi L, Jiang L, Guo J Y, Yuan G Y, Wang L B, Liu Z R 2011 Acta Phys. Sin. 60 088101 (in Chinese) [哈日巴拉, 师兰, 姜磊, 郭金毓, 袁光瑜, 王李波, 刘宗瑞 2011 物理学报 60 088101]

    [3]

    Yella A, Lee H W, Tsao H N, Yi C Y, Chandiran A K, Nazeeruddin M K, Diau E W G, Yeh C Y, Zakeeruddin S M, Gratzel M 2011 Science 334 629

    [4]

    Hore S, Vetter C, Kern R, Smit H, Hinsch A 2006 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 90 1176

    [5]

    Hu L H, Dai S Y, Weng J, Xiao S F, Sui Y F, Huang Y, Chen S H, Kong F T, Pan X, Liang L Y, Wang K J 2007 J. Phys. Chem. B 111 358

    [6]

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    Liu W Q, Kou D X, Hu L H, Huang Y, Jiang N Q, Dai S Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 5141 (in Chinese) [刘伟庆, 寇东星, 胡林华, 黄阳, 姜年全, 戴松元 2010 物理学报 59 5141]

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    Oekermann T, Zhang D, Yoshida T, Minoura H 2004 J. Phys. Chem. B 108 2227

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    Bisquert J 2002 J. Phys. Chem. B 106 325

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    Fisher A C, Peter L M, Ponomarev E A, Walker A B, Wijayantha K G U 2000 J. Phys. Chem. B 104 949

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

  • [1] 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
    [2] 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
    [3] 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
    [4] 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
    [5] 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
    [6] 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
    [7] 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
    [8] 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
    [9] 寇东星, 姜年权, 刘伟庆, 胡林华, 黄阳, 戴松元. 电极表面改性对染料敏化太阳电池性能影响的机理研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5857-5862. doi: 10.7498/aps.59.5857
    [10] 陈双宏, 翁坚, 王利军, 张昌能, 黄阳, 姜年权, 戴松元. 负偏压作用下染料敏化太阳电池界面及光电性能研究. 物理学报, 2011, 60(12): 128404. doi: 10.7498/aps.60.128404
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-12-24
  • 修回日期:  2012-01-11
  • 刊出日期:  2012-08-20

染料敏化太阳电池内部光路折转对电子传输特性的影响

  • 1. 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;
  • 2. 南昌航空大学测试与光电工程学院, 无损检测技术教育部重点实验室, 南昌 330063
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CBA00700)

    国家高技术研究发展计划(批准号: 2009AA050603)

    中国科 学院知识创新工程重要方向项目(批准号: KGCX2-YW-326)和 中国博士后科学基金(批准号: 20110490835)资助的课题.

摘要: 基于染料敏化太阳电池(DSC)光阳极的反射层结构,建立了含有 光路折转的电子连续性方程.计算和分析了不同吸收条件和反射条件下的调制光 电流频率响应特性,研究了DSC内部光路折转对电子传输特性的影响.通过不同膜 厚的强度调制光电流谱 测试表明, 建立的模型反映了DSC内部光路折转时调制光电流频率 响应.动力学研究结果表明, 在含有反射层的DSC中,电子传输动力学过程依赖 于光吸收系数、薄膜厚度以及大颗粒反射能力等因素. DSC内部光路折转导 致较深陷阱被电子填充,缩短了电子在陷阱中的停留时间, 减小了俘获/脱俘影响, 使电子传输过程加快.

English Abstract

参考文献 (12)

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