染料敏化太阳能电池+王海平

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1、染料敏化太阳能电池报告人：王海平时间：2011.05.28染料敏化太阳能电池（DSSC）评价DSSC的技术指标2DSSC的组成及工作原理31DSSC光阳极的优化33将来的计划4DSSC的组成及工作原理DSSC的组成部分DSSC的工作原理DSSC的组成DSSCTiO2纳米晶多孔半导体薄膜光敏材料（N719）氧化还原电解质(I3-/I-)Pt对电极DSSC的工作原理1、S+hv→S*(S为染料基态，S*为染料激发态)2、S*→S+(氧化态dye)+e-(进入TiO2导带)3、2S++3I-→2S+I3-（染料的再生）4、I3-+2e

2、-→3I-（电解质的还原，在对电极上发生）评价DSSC的技术指标光电转化效率(IPCE)IPCE与入射单色光波长之间关系曲线称为光电流工作谱，它可以直观的反应DSSC对不同入射光波长的利用效率。I–V曲线光电流工作谱可以很好的反应DSSC对某一单色光的转化效率，却很难反应出DSSC在太阳光照射下的真实的工作状态，而I-V曲线则可直观的反映DSSC在太阳光下性能从I-V曲线中可以得到以下参数：Isc,Voc，填充因子（fillfactor;FF）,光能-电能转化效率（）DSSC的光阳极的优化三、TiCl4的处理（下次）二、TiO2

3、膜表面处理及修饰一、烧结工艺光阳极的优化焙烧工艺不同的焙烧方式对膜厚的影响焙烧工艺对二氧化钛结晶性能的影响焙烧工艺对薄膜形貌的影响焙烧方式方式1：印刷一层Ti02浆料后，静置3min，烧结。降温至室温时，取出，重复印刷、静置、烧结。方式2：印刷一层Ti02浆料后，静置3min,125°C干燥6min，取出后冷却，重复印刷、静置、干燥，烧结。对膜厚的影响焙烧方式1焙烧方式2焙烧最适温度不同的焙烧温度对TiO2的晶型及晶粒尺寸有比较大的影响，为了得到最适焙烧温度，分别采用相同的升温速率（10度/分钟）直线升温至400˚C，425˚C

4、，450˚C，475˚C，500˚C，525˚C，550˚C，575˚C后保温30min，自然降温至室温。温度对TiO2结晶性能的影响温度从400˚C增至525˚C的过程中，（101）面衍射峰的强度逐渐加强，当温度为525˚C时，衍射峰在25.4º处达到最强，此峰属于锐钛矿的特征峰。焙烧曲线固定焙烧的温度为525˚C，将直线升温方式变为梯度升温的方式。Curve1Curve2Curve3焙烧曲线曲线1-3X射线衍射图谱采用梯度升温的方式后，衍射峰的强度进一步增强。利用焙烧曲线3，可以得到结晶性能比较理想的TiO2颗粒。焙烧工艺对

5、薄膜形貌的影响ABCD焙烧方式1（525°C梯度升温）焙烧方式2（525°C梯度升温）方式1和方式2得到断面都比较平整，厚度几乎相同，方式1得到的薄膜稍厚（约厚0.5um）方式2得到的晶粒尺寸与孔洞稍大。总结对TiO2薄膜的焙烧方式：采用丝网印刷技术均匀印刷完TiO2浆料后，静置5min，125˚C干燥6min，利用Curve3，自然冷却到室温，得到的纳米晶TiO2薄膜空隙大、表面断面平整，光吸收效率高。TiO2膜表面处理及修饰TiO2膜修饰：包覆、绝缘钝化、酸碱处理等。包覆：可以轻微的引起导带的负移，形成能量势垒，该势垒可以帮

6、助电子注入，阻滞电子向相反的方向扩散。AL2O3、TiO2、MgO、ZnO包覆SnO2膜。SiO2：禁带宽度约为5.2eV(TiO2为3.2ev)，可能会提高短路电流和开路电压，继而提高了电池的效率，原料来源丰富。包覆SiO2对电池的影响包覆SIO2对厚度的影响包覆SiO2对晶型的影响包覆SiO2对形貌的影响包覆SiO2对比表面的影响包覆SiO2对DSSC光电性能的影响不同含量SiO2对薄膜厚度的影响层数SiO2含量一层（um）二层（um）三层（um）四层（um）五层（um）0wt%SiO23.387.4214.618.121.

7、72.5wt%SiO22.324.899.9713.1817.645wt%SiO23.497.4313.3815.3820.567.5wt%SiO22.985.8211.816.0421.810wt%SiO22.266.6713.1415.6120.812.5wt%SiO22.325.9611.9515.4319.2215wt%SiO23.579.1812.9114.4720.16随着SiO2/TiO2的质量比增大，薄膜的厚度略有所下降，当质量比为15%时，薄膜的厚度有部分的增加。不同含量的SiO2对晶型的影响不同含量的SiO2

8、对形貌的影响A0B2.5C5.0D7.5E10.0F12.5G15.0复合薄膜的微观形貌有些不同，复合薄膜纳米颗粒在三维空间堆积而成，颗粒尺寸变化不大，随着掺杂量的不同，孔洞多少有所不同。团聚不同SiO2量掺杂对比表面的影响SiO2与TiO2的质量比比表面积（m