染料敏化太陽電池內(nèi)電子輸運特性的研究.pdf

1、染料敏化太陽電池(Dye-sensitized Solar Cells，以下簡稱DSC)是最有希望取代傳統(tǒng)硅電池的一種新型廉價化學電池。雖然近十幾年的研究已經(jīng)在DSC的工作機理方面取得了很大的進展，但是由于半導體光電化學和納米科學尚未成熟，關于電池的工作機理仍有許多模糊不清的地方。
　　 本論文在第一章簡要介紹了太陽電池特別是DSC研究的一些背景知識和DSC的結(jié)構(gòu)及其工作原理，重點介紹了DSC理論研究的背景。在第二章里回顧了DS

2、C理論研究的主要工作，根據(jù)各種理論模型研究的側(cè)重點不同，主要分為基于液體電解質(zhì)、半導體薄膜和等效平衡電路三個大類，比較了各種模型的優(yōu)缺點，指出了DSC理論研究的重要方面。在第三章中我們基于半導體和液體電解質(zhì)溶液的特性建立一個簡單的數(shù)值模型來分析DSC的伏安特性，模型較好的模擬了DSC的伏安性能，并且考慮了孔洞率因子，研究了其對于光伏性能的影響，指出了模型的成功和不足之處。第四章利用強度調(diào)制光電流、光電壓譜(IMPS/IMVS)從實驗和理

3、論模擬的角度研究了DSC內(nèi)部電子輸運和背反應特性。理論上，將TiO2薄膜孔洞率因子與IMPS理論模型相結(jié)合，較全面的研究了孔洞率對于DSC內(nèi)部電子輸運特性的影響，是本論文的創(chuàng)新之處。實驗上，改變TiO2薄膜的特性(薄膜厚度、顆粒尺寸和TiCl4溶液處理)，由IMPS/IMVS理論表達式擬合實驗數(shù)據(jù)，給出DSC內(nèi)部的微觀參數(shù)(如電子壽命、擴散系數(shù)、吸收系數(shù)、電子傳輸時間、擴散長度和IPCE等等)的值，進一步從微觀的層面上研究DSC的內(nèi)部反