量子點敏化及磁場作用下染料敏化太陽能電池光電性能的研究.pdf

1、能源問題作為全球關(guān)注的三大問題之一，已經(jīng)成為世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中急待解決的問題。開發(fā)和利用可再生能源已經(jīng)迫在眉睫。染料敏化太陽能電池是一類新興的光伏器件，具有制作工藝簡單、成本低的優(yōu)點。然而，目前染料敏化太陽能電池存在著轉(zhuǎn)換效率不高、長期穩(wěn)定性差等缺點，限制了它的大規(guī)模應(yīng)用。
　　 染料敏化太陽能電池中電子轉(zhuǎn)移過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，在此過程中產(chǎn)生了大量易受磁場影響的電子、空穴，因此，我們認(rèn)為外加

2、磁場有可能通過對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。所以針對染料敏化太陽能電池存在的光陽極電子遷移率低、光生電子和空穴復(fù)合嚴(yán)重等問題，我們提出外加磁場產(chǎn)生洛倫茲力來促進(jìn)電子空穴的分離，從而提高染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)化率的構(gòu)思。
　　 本論文采用CdS、PbS、CdSe量子點以及N719染料對多孔TiO2薄膜及ZnO納米陣列進(jìn)行敏化，組裝成染料敏化太陽能電池，研究了外加磁場對電池光電性能的影響。結(jié)果表明，

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

4、2％。通過分析敏化前后磁場作用下光陽極薄膜電阻變化以及光電池的暗電流，說明在一定大小磁場中，由于洛倫茲力的作用光生電子和空穴的運動方向發(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)致染料敏化太陽能電池的光電流和光電轉(zhuǎn)換效率的提高。這種簡單易行的方法為提高染料敏化太陽能電池的光電性能提供了新途徑。
　　 簡單水熱法生長的核殼結(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