磁場對染料敏化太陽能電池性能影響的研究.pdf

1、能源危機的號角已經(jīng)在世界的各個角落響起，解決能源問題成為各國學(xué)者的神圣使命。太陽能是一種隨處可見且用之不竭的清潔能源，因而對其的有效使用成為目前解決能源問題的重要途徑。染料敏化太陽能電池(DSSCs)由于其較高的光電轉(zhuǎn)化效率、低廉的成本、簡單的制作工藝以及無毒、無污染等一系列優(yōu)良特點，得到了科研工作者的廣泛關(guān)注。迄今為止，通過簡單的磁場增強方式來提高TiO2基的染料敏化太陽能電池的研究鮮有踏足。本論文主要使用外部磁場和內(nèi)部磁場兩種不同的

2、方式來提高染料敏化太陽能電池的光電性能，為其能夠更快的跨入實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　本文首先研究了外加磁場對TiO2基的染料敏化太陽能電池性能的影響。結(jié)果表明，不同磁場強度對電池光電轉(zhuǎn)化效率的提高不同，45mT的磁場強度使電池的光電性能達到最佳。其次，我們使用45mT的外加磁場對長時間工作后衰減的電池進行處理，有效地使電池的光電轉(zhuǎn)化性能得到恢復(fù)。并且在磁場去除之后較高的性能仍然可以維持一段時間。有兩方面原因解釋這一現(xiàn)象:一方面來說

3、，磁場促進了電子和空穴朝著不同的方向運動，減少了二者的復(fù)合，提高了電子壽命，從而提高了光電轉(zhuǎn)化效率;另一方面，去掉磁場后不完全的去磁化導(dǎo)致了電池性能的長時間維持。
　　采用共沉淀法、水熱法制備了γ-Fe2O3、α-Fe2O3納米顆粒，并利用表面動力學(xué)控制方法合成了α-Fe2O3@TiO2、γ-Fe2O3@TiO2核殼結(jié)構(gòu)，并將它們按照不同的結(jié)構(gòu)、不同的濃度摻雜在TiO2光陽極薄膜中。利用SEM、TEM對產(chǎn)物形貌進行了觀察，使用XR

4、D、EDX對其成分進行分析，并測試了它們的磁性能。
　　最后，我們研究了由鐵磁性的γ-Fe2O3納米顆粒產(chǎn)生的內(nèi)部磁場對DSSCs性能促進作用。結(jié)果顯示，單純的γ-Fe2O3的摻雜雖然使樣品光電性能有所提高，但穩(wěn)定性不好。然而，γ-Fe2O3@TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)的摻雜不僅提高了電池的光電性能，而且獲得了頗好的穩(wěn)定性;當(dāng)復(fù)合結(jié)構(gòu)摻雜置于第二層、摻雜濃度為1.5％時，電池光電轉(zhuǎn)化效率的提高達到了6.01％。分析了內(nèi)部磁場強度對電池轉(zhuǎn)化效