染料敏化太陽(yáng)能電池阻抗分析.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題的日益加劇，新能源的開(kāi)發(fā)和利用顯得十分緊迫。太陽(yáng)能作為一種清潔而又取之不盡的能源，正在受到人們的重視。近年來(lái)，染料敏化太陽(yáng)能電池由于其廉價(jià)的成本和簡(jiǎn)單的制作工藝以及潛在的高光電轉(zhuǎn)化效率，成為當(dāng)前納米技術(shù)和光電轉(zhuǎn)換材料研究的熱點(diǎn)之一，是最有希望取代傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的新型太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換裝置。隨著人們對(duì)其研究的不斷深入，染料敏化太陽(yáng)能電池的性能有了很大的提高，但其光電轉(zhuǎn)換效率距理論值還有比較大的差距，關(guān)于電池的工作機(jī)理仍有

2、許多模糊不清的地方，需要進(jìn)一步的深入研究。 電化學(xué)阻抗譜是常用的一種電化學(xué)測(cè)試技術(shù)，該方法具有頻率范圍廣、對(duì)體系擾動(dòng)小的特點(diǎn)，已被證實(shí)是一種非常有效的研究染料敏化太陽(yáng)能電池中電子傳輸及復(fù)合過(guò)程動(dòng)力學(xué)的方法。本文應(yīng)用電化學(xué)阻抗譜技術(shù)對(duì)電池內(nèi)部電子傳輸過(guò)程的阻抗特性進(jìn)行了研究，建立了一個(gè)能夠完整描述電池結(jié)構(gòu)的等效電路，同時(shí)結(jié)合阻抗的理論模型，對(duì)不同條件下電池的阻抗譜圖進(jìn)行了分析，并采用模擬退火算法對(duì)阻抗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，從而確定了反映電

3、子轉(zhuǎn)移過(guò)程的重要參數(shù)。 對(duì)于采用P25制備的染料敏化太陽(yáng)能電池的阻抗譜圖，分析結(jié)果表明電池的內(nèi)部阻抗主要來(lái)自至少三個(gè)方面：高頻區(qū)域，鉑和電解質(zhì)界面的阻抗；中頻區(qū)域，電子在二氧化鈦薄膜中的傳輸和復(fù)合阻抗；低頻區(qū)域，電解質(zhì)內(nèi)部的擴(kuò)散阻抗。其中電子在二氧化鈦薄膜中的傳輸和復(fù)合阻抗是影響電池內(nèi)部阻抗的主要方面，電解質(zhì)的擴(kuò)散對(duì)電池內(nèi)部阻抗的影響較小。同時(shí)，增加鉑對(duì)極厚度、二氧化鈦薄膜厚度和入射光強(qiáng)度，以及減小電解液層厚度，能夠減小電池的阻