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

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

刘伟庆 寇东星 胡林华 黄阳 姜年权 戴松元

引用本文:
Citation:

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

刘伟庆, 寇东星, 胡林华, 黄阳, 姜年权, 戴松元

Processes of charge transport and transfer in dye-sensitized solar cell by electrical and optical modulation techniques

Liu Wei-Qing, Kou Dong-Xing, Hu Lin-Hua, Huang Yang, Jiang Nian-Quan, Dai Song-Yuan
PDF
导出引用
  • 详细讨论了染料敏化太阳电池(DSC)在稳态光照射或外加偏压下电荷的传输和转移过程,以及在调制光/电作用下电池的频率响应特点.通过电化学阻抗谱、光电化学阻抗谱、强度调制光电流谱和强度调制光电压谱等四种频谱光电测试手段,对DSC中TiO2薄膜电子传输和界面转移的相关时间常数进行测量.详细分析和比较了电荷的传输及转移过程对时间常数的影响.结果表明,在低光强或低偏压下电荷传输和转移过程对时间常数影响较小,但在高光强或高偏压下对电子寿命影响明显.
    In the present work, the processes of charge transport and electron transfer in dye-sensitized solar cell (DSC) under the stable illumination or forward bias were discussed, and the frequency response characteristic to the small perturbation of the light or voltage in DSC was also interpreted. The electron transit time and electron lifetime were investigated by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), photoelectrochemical impedance spectroscopy (PEIS), intensity modulated photocurrent spectroscopy (IMPS) and intensity modulated photovoltage spectroscopy (IMVS). The time constants determined by different measurement techniques were compared. The results showed that the process of charge transport and electron transfer has no significant influence on the time constants under low bias or low light intensity, and this process affected predominately the electron lifetime under high bias or high light intensity.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2006CB202600)、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性项目(批准号: KGCX2-YW-326)和国家自然科学基金(批准号:20703046)资助的课题.
    [1]

    Schlichthorl G, Huang S Y, Sprague J, Frank A J 1997 J. Phys. Chem. B 101 8141

    [2]

    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

    [3]

    Oregan B, Gratzel M 1991 Nature 353 737

    [4]

    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

    [5]

    Dai J, Hu L H, Liu W Q, Dai S Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 5310 (in Chinese) [戴 俊、胡林华、刘伟庆、戴松元 2008 物理学报 57 5310]

    [6]

    Liang L Y, Dai S Y, Hu L H, Dai J, Liu W Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 1338 (in Chinese) [梁林云、戴松元、胡林华、戴 俊、刘伟庆 2009 物理学报 58 1338]

    [7]

    Hao Y Z, Yang M Z, Yu C, Cai S M 1998 Acta Phys. Chim. Sin. 14 309 (in Chinese) [郝彦忠、杨迈之、余 赪、蔡生民 1998 物理化学学报 14 309]

    [8]

    Liang L Y, Dai S Y, Fang X Q, Hu L H 2008 Acta Phys. Sin. 57 1956(in Chinese)[梁林云、戴松元、方霞琴、胡林华 2008 物理学报 57 1956]

    [9]

    Zakeeruddin S M, Grtzel M 2009 Adv. Funct. Mater. 19 2187

    [10]

    Wang H, Liu Y, Xu H M, Dong X, Shen H, Wang Y H, Yang H X 2009 Renew. Energ. 34 1635

    [11]

    Zhang Y, Zhao Y, Cai N, Xiong S Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 5806 (in Chinese) [张 苑、赵 颖、蔡 宁、熊绍珍 2008 物理学报 57 5806]

    [12]

    Meng Q B, Fu C H, Einaga Y, Gu Z Z, Fujishima A, Sato O 2002 Chem. Mater. 14 83

    [13]

    Chen X L, Xue J M, Zhang D K, Sun J, Ren H Z, Zhao Y, Geng X H 2007 Acta Phys. Sin. 56 1563 (in Chinese) [陈新亮、薛俊明、张德坤、孙 建、任慧志、赵 颖、耿新华 2007 物理学报 56 1563]

    [14]

    Chen C Y, Wang M K, Li J Y, Pootrakulchote N, Alibabaei L, Ngoc-le C H, Decoppet J D, Tsai J H, Gratzel C, Wu C G, Zakeeruddin S M, Gratzel M 2009 ACS. Nano 3 3103

    [15]

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

    [16]

    Bisquert J, Zaban A, Salvador P 2002 J. Phys. Chem. B 106 8774

    [17]

    Koide N, Islam A, Chiba Y, Han L Y 2006 J. Photochem. Photobiol. A 182 296

    [18]

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

    [19]

    Wang Q, Moser J E, Gratzel M 2005 J. Phys. Chem. B 109 14945

    [20]

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

    [21]

    Liu W Q, Hu L H, Huo Z P, Dai S Y 2009 Prog. Chem. 21 1085 (in Chinese) [刘伟庆、胡林华、霍志鹏、戴松元 2009 化学进展 21 1085]

    [22]

    Peter L M, Duffy N W, Wang R L, Wijayantha K G U 2002 J. Electroanal. Chem. 524 127

    [23]

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

    [24]

    He C, Zhao L, Zheng Z, Lu F 2008 J. Phys. Chem. C 112 18730

    [25]

    Huang S Y, Schlichthorl G, Nozik A J, Gratzel M, Frank A J 1997 J. Phys. Chem. B 101 2576

    [26]

    Adachi M, Sakamoto M, Jiu J T, Ogata Y, Isoda S 2006 J. Phys. Chem. B 110 13872

    [27]

    Fabregat-Santiago F, Bisquert J, Garcia-Belmonte G, Boschloo G, Hagfeldt A 2005 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 87 117

    [28]

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

  • [1]

    Schlichthorl G, Huang S Y, Sprague J, Frank A J 1997 J. Phys. Chem. B 101 8141

    [2]

    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

    [3]

    Oregan B, Gratzel M 1991 Nature 353 737

    [4]

    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

    [5]

    Dai J, Hu L H, Liu W Q, Dai S Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 5310 (in Chinese) [戴 俊、胡林华、刘伟庆、戴松元 2008 物理学报 57 5310]

    [6]

    Liang L Y, Dai S Y, Hu L H, Dai J, Liu W Q 2009 Acta Phys. Sin. 58 1338 (in Chinese) [梁林云、戴松元、胡林华、戴 俊、刘伟庆 2009 物理学报 58 1338]

    [7]

    Hao Y Z, Yang M Z, Yu C, Cai S M 1998 Acta Phys. Chim. Sin. 14 309 (in Chinese) [郝彦忠、杨迈之、余 赪、蔡生民 1998 物理化学学报 14 309]

    [8]

    Liang L Y, Dai S Y, Fang X Q, Hu L H 2008 Acta Phys. Sin. 57 1956(in Chinese)[梁林云、戴松元、方霞琴、胡林华 2008 物理学报 57 1956]

    [9]

    Zakeeruddin S M, Grtzel M 2009 Adv. Funct. Mater. 19 2187

    [10]

    Wang H, Liu Y, Xu H M, Dong X, Shen H, Wang Y H, Yang H X 2009 Renew. Energ. 34 1635

    [11]

    Zhang Y, Zhao Y, Cai N, Xiong S Z 2008 Acta Phys. Sin. 57 5806 (in Chinese) [张 苑、赵 颖、蔡 宁、熊绍珍 2008 物理学报 57 5806]

    [12]

    Meng Q B, Fu C H, Einaga Y, Gu Z Z, Fujishima A, Sato O 2002 Chem. Mater. 14 83

    [13]

    Chen X L, Xue J M, Zhang D K, Sun J, Ren H Z, Zhao Y, Geng X H 2007 Acta Phys. Sin. 56 1563 (in Chinese) [陈新亮、薛俊明、张德坤、孙 建、任慧志、赵 颖、耿新华 2007 物理学报 56 1563]

    [14]

    Chen C Y, Wang M K, Li J Y, Pootrakulchote N, Alibabaei L, Ngoc-le C H, Decoppet J D, Tsai J H, Gratzel C, Wu C G, Zakeeruddin S M, Gratzel M 2009 ACS. Nano 3 3103

    [15]

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

    [16]

    Bisquert J, Zaban A, Salvador P 2002 J. Phys. Chem. B 106 8774

    [17]

    Koide N, Islam A, Chiba Y, Han L Y 2006 J. Photochem. Photobiol. A 182 296

    [18]

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

    [19]

    Wang Q, Moser J E, Gratzel M 2005 J. Phys. Chem. B 109 14945

    [20]

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

    [21]

    Liu W Q, Hu L H, Huo Z P, Dai S Y 2009 Prog. Chem. 21 1085 (in Chinese) [刘伟庆、胡林华、霍志鹏、戴松元 2009 化学进展 21 1085]

    [22]

    Peter L M, Duffy N W, Wang R L, Wijayantha K G U 2002 J. Electroanal. Chem. 524 127

    [23]

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

    [24]

    He C, Zhao L, Zheng Z, Lu F 2008 J. Phys. Chem. C 112 18730

    [25]

    Huang S Y, Schlichthorl G, Nozik A J, Gratzel M, Frank A J 1997 J. Phys. Chem. B 101 2576

    [26]

    Adachi M, Sakamoto M, Jiu J T, Ogata Y, Isoda S 2006 J. Phys. Chem. B 110 13872

    [27]

    Fabregat-Santiago F, Bisquert J, Garcia-Belmonte G, Boschloo G, Hagfeldt A 2005 Sol. Energy Mater. Sol. Cells 87 117

    [28]

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

  • [1] 朱宇豪, 袁翔, 吴勇, 王建国. 质子碰撞硼原子非辐射的电荷转移过程. 物理学报, 2023, 72(16): 163401. doi: 10.7498/aps.72.20230470
    [2] 曹宇, 刘超颖, 赵耀, 那艳玲, 江崇旭, 王长刚, 周静, 于皓. 双电子传输层结构硫硒化锑太阳电池的界面特性优化. 物理学报, 2022, 71(3): 038802. doi: 10.7498/aps.71.20211525
    [3] 黄昊, 牛奔, 陶婷婷, 罗世平, 王颖, 赵晓辉, 王凯, 李志强, 党伟. Sb2Se3薄膜表面和界面超快载流子动力学的瞬态反射光谱分析. 物理学报, 2022, 71(6): 066402. doi: 10.7498/aps.71.20211714
    [4] 曹宇, 王长刚, 于皓. 双电子传输层结构硫硒化锑太阳电池的界面特性优化研究. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211525
    [5] 聂国政, 邹代峰, 钟春良, 许英. 内嵌CuO薄膜对并五苯薄膜晶体管性能的改善. 物理学报, 2015, 64(22): 228502. doi: 10.7498/aps.64.228502
    [6] 陈小兰, 张耘, 冉启义. 掺铁铌酸锂晶体的光电导衰减特性研究. 物理学报, 2013, 62(3): 037201. doi: 10.7498/aps.62.037201
    [7] 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
    [8] 杨琼芬, 聂汉, 陈自然, 李权, 赵可清. 三唑和环戊烯苯并菲衍生物盘状液晶分子的电荷传输性质. 物理学报, 2012, 61(6): 063102. doi: 10.7498/aps.61.063102
    [9] 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. 物理学报, 2012, 61(8): 088801. doi: 10.7498/aps.61.088801
    [10] 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
    [11] 聂国政, 彭俊彪, 周仁龙. CuI/Al双层电极的有机场效应晶体管. 物理学报, 2011, 60(12): 127304. doi: 10.7498/aps.60.127304
    [12] 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
    [13] 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
    [14] 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
    [15] 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
    [16] 胡競丹, 蔡 静, 陈俊蓉, 李 权, 赵可清. 六氮杂苯并菲及其衍生物电荷传输性质的理论研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5464-5468. doi: 10.7498/aps.57.5464
    [17] 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
    [18] 朱振业, 王 彪, 郑 跃, 王 海, 李青坤, 李晨亮. 应力作用下铁电超晶格BaTiO3/SrTiO3的结构和极化的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(10): 5986-5989. doi: 10.7498/aps.56.5986
    [19] 郭 力, 梁林云, 陈 冲, 王命泰, 孔明光, 王孔嘉. 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
    [20] 曾隆月, 戴松元, 王孔嘉, 史成武, 孔凡太, 胡林华, 潘 旭. 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
计量
  • 文章访问数:  7537
  • PDF下载量:  809
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2009-11-04
  • 修回日期:  2009-11-23
  • 刊出日期:  2010-07-15

/

返回文章
返回