染料敏化太陽電池中多源復(fù)合機(jī)理研究.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號：TM914.4學(xué)號：130085203007南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位研究生）染料敏化太陽電池中染料敏化太陽電池中多源復(fù)合機(jī)理研究多源復(fù)合機(jī)理研究碩士研究生：陳駿導(dǎo)師：劉偉慶副教授申請學(xué)位級別：碩士學(xué)科、專業(yè)：儀器儀表工程所在單位：測試與光電工程學(xué)院答辯日期：2016年6月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)I摘要摘要染料敏化太陽電池（DyesensitizedSolarCells，以下

2、為DSC）作為新型太陽電池，以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與低廉的制造成本受到廣泛關(guān)注，其光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)接近13%，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。DSC內(nèi)部界面處發(fā)生的復(fù)合過程是電池能量損失的主要原因。DSC復(fù)合過程主要發(fā)生在TiO2半導(dǎo)體薄膜與電解質(zhì)接觸界面（DyedTiO2EL界面），這個界面又包含多個可以發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的復(fù)合源。除此外，DSC還包含另一個可發(fā)生復(fù)合的界面——導(dǎo)電玻璃與電解質(zhì)接觸界面（TCOEL界面）。國內(nèi)外基于DyedTiO2EL界面的復(fù)

3、合過程研究較為深入，但是TCOEL界面的復(fù)合過程以及TCOEL界面對整體DSC的復(fù)合過程的是否有明顯影響存在較大爭議。因此，本文擬從兩個界面多個復(fù)合源的角度，以反映電子復(fù)合機(jī)制的關(guān)鍵參數(shù)電子壽命為研究對象，深入研究DSC復(fù)合機(jī)理，明晰TCOEL界面的復(fù)合過程，揭示TCOEL界面對整體DSC的復(fù)合過程的影響，嘗試解決一個爭議性問題。本文首先基于DSC等效電路理論與Marcus理論，考慮DyedTiO2EL界面的導(dǎo)帶態(tài)復(fù)合源、指數(shù)分布表面態(tài)

4、復(fù)合源、單能級表面態(tài)復(fù)合源，建立單界面多復(fù)合源電子壽命模型。然后在該模型的基礎(chǔ)上，基于Buttler–Volmer理論考慮TCOEL界面復(fù)合源與薄膜微結(jié)構(gòu)特性，建立較為完整的雙界面多復(fù)合源電子壽命模型。其次，基于單界面多復(fù)合源電子壽命模型，大范圍改變導(dǎo)帶態(tài)復(fù)合源、指數(shù)分布表面態(tài)復(fù)合源和單能級表面態(tài)復(fù)合源的有效態(tài)密度N、電子轉(zhuǎn)移速率k以及重組能λ，研究這些參數(shù)對電子壽命的影響。研究結(jié)果揭示了通過DyedTiO2EL界面復(fù)合的電子壽命曲線形

5、成規(guī)律，各復(fù)合源自身電子壽命曲線特征以及對電子壽命曲線的貢獻(xiàn)。再次，基于雙界面多復(fù)合源電子壽命模型研究DyedTiO2EL界面復(fù)合源與TCOEL界面復(fù)合源對DSC復(fù)合過程的影響。結(jié)果表明，由于TCOEL界面參與復(fù)合，會對DyedTiO2EL界面復(fù)合源的特征曲線產(chǎn)生干擾，使得不能依賴電子壽命曲線特性來判斷電子復(fù)合源，解決了以往文獻(xiàn)中的爭議問題，同時本文也提出文獻(xiàn)中采用的沉積致密層等方法并不能簡單地去除TCOEL界面干擾的觀點(diǎn)。最后，本文進(jìn)