染料敏化太阳能电池的结构与工作原理[教育]

染料敏化太阳能电池的结构与工作原理[教育]染料敏化太阳能电池的结构与工作原理[教育] 染料敏化太阳能电池的结构与工作原理染料敏化太阳能电池主要由表面吸附了染料敏化剂的半导体电极、电解质、Pt 对电极组成，其结构如图1-1。图1-1 染料敏化太阳能电池结构图当有入射光时，染料敏化剂首先被激发，处于激发态的染料敏化剂将电子注入半导体的导带。氧化态的染料敏化剂被中继电解质所还原，中继分子扩散至对电极充电。这样，开路时两极产生光电势，经负载闭路则在外电路产生相应的光电流(图1-2)。图1-2 染料敏化太阳能电池工作原理图通过超快光...

染料敏化太阳能电池的结构与工作原理[教育] 染料敏化太阳能电池的结构与工作原理染料敏化太阳能电池主要由表面吸附了染料敏化剂的半导体电极、电解质、Pt 对电极组成，其结构如图1-1。图1-1 染料敏化太阳能电池结构图当有入射光时，染料敏化剂首先被激发，处于激发态的染料敏化剂将电子注入半导体的导带。氧化态的染料敏化剂被中继电解质所还原，中继分子扩散至对电极充电。这样，开路时两极产生光电势，经负载闭路则在外电路产生相应的光电流(图1-2)。图1-2 染料敏化太阳能电池工作原理图通过超快光谱实验可得出染料敏化太阳能电池各个反应步骤速率常数的数量级[12]: ? 染料(S)受光激发由基态跃迁到激发态(S*): S + hυ ? S* ? 激发态染料分子将电子注入到半导体的导带中: S* ? S+ + e-(CB)， kinj = 1010~1012s-1 ? I-离子还原氧化态染料可以使染料再生: 3I- + 2S+ ? I3 - + 2S， k3 = 108s-1 ? 导带中的电子与氧化态染料之间的复合: S+ + e-(CB) ? S， kb = 106s-1 ? 导带中的电子在纳米晶网络中传输到后接触面(back contact ，BC)后而流入到外电路中: -(BC)， k5 = 103~100s-1 e-(CB) ? e ? 纳米晶膜中传输的电子与进入TiO2 膜的孔中的I3 -离子复合: I3 - + 2e-(CB) ? 3I-， J0 = 10-11~10-9A cm-2 ? I3 -离子扩散到对电极上得到电子使I-离子再生: I3 - + 2e-(CE) ? 3I-， J0 = 10-2~10-1A cm-2 激发态的寿命越长，越有利于电子的注入，而激发态的寿命越短，激发态分子有可能来不及将电子注入到半导体的导带中就已经通过非辐射衰减而返回到基态。?、?两步为决定电子注入效率的关键步骤。电子注入速率常数(kinj)与逆反应速率常数(kb)之比越大(一般大于三个数量级)，电子复合的机会越小，电子注入的效率就越高。I-离子还原氧化态染料可以使染料再生，从而使染料不断地将电子注入到二氧化钛的导带中。步骤?是造成电流损失的一个主要原因，因此电子在纳米晶网络中的传输速度(k5)越大，电子与I3 -离子复合的交换电流密度(J0)越小，电流损失就越小。步骤 ?生成的I3 -离子扩散到对电极上得到电子变成离子I-(步骤?)，从而使I-离子再生并完成电流循环。 DSC的结构组成:主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质、对电极和导电基底等几部分组成。纳米多孔半导体薄膜通常为金属氧化物(TiO2、SnO2、ZnO等)，聚集在有透明导电膜的玻璃板上作为DSC的负极。对电极作为还原催化剂，通常在带有透明导电膜的玻璃上镀上铂。敏化染料吸附在纳米多孔二氧化钛膜面上。正负极间填充的是含有氧化还原电对的电解质，最常用的是I3/I-。

                    本文档为【染料敏化太阳能电池的结构与工作原理[教育]】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑，
                    图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。 
 该文档来自用户分享，如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服，我们会及时删除。

                    [版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件isharekefu@iask.cn，我们尽快处理。

                    本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

                    网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。
                

下载需要：免费已有0 人下载

立即下载

染料敏化太阳能电池的结构与工作原理[教育]

你可能还喜欢