应用于介观太阳能电池再生过程的扫描电化学显微镜研究

【摘要】：在染料敏化太阳能电池中,染料的再生动力学常数取决于电解液界面上氧化态染料再生与光生电子逆向复合的竞争关系。通过扫描电化学显微镜(SECM)的反馈模式,本论文研究了被光激发后的氧化态染料分了在碘离子和有机多硫电解液中的还原再生动力学过程。 在p型的染料敏华太阳能电池中,其光电转换效率主要由光阳极的空穴注入效率和染料/电解液界面上的染料再生速率决定。本论文通过扫描电化学显微镜的反馈模式测试了在染料在介孔CuCrO：薄膜上的光化学再生动力学过程。通过测试P1和C343染料在碘离子和多硫电解液中的再生过程发现,染料在多硫电解液中的再生动力学常数更大,即再生速率更快,表明多硫电解液应用于p型染料敏华太阳能电池中可有效改善其工作特性。此外,本论文测试了NiO介孔薄膜上吡啶环基团染料在碘离子和有机多硫电解液中的再生动力学过程,测试结果表明,在多硫电解液中染料的再生速率更快,且吡啶环基团作为染料在p型染料电池中具有很好的应用前景。同时发现带有羧酸基团的染料其再生速率更快,即吡啶环中的吸附基团影响了染料的再生速率常数。为了更进一步了解染料的再生过程,本论文测试了NiO薄膜上P1染料在碘离子电解液中再生动力学过程,分析了光强、电解液浓度和溶剂对染料再生过程的影响,并得到了相关的再生动力学参数,如异质速率常数(Keff)还原速率常数(Kred)和激发截面(φhv) 基于钙钛矿电池的广泛研究,本论文通过扫描电化学显微镜测试有机金属卤族钙钛矿(MAPbl3)在不同半导体氧化物薄膜(如n型的二氧化钛、p型氧化镍)上的再生动力学过程,首次报道了钙钛矿较比传统敏化剂更高的再生速率常数和激发截面积。 【关键词】：通过扫描电化学显微镜(SECM)的反馈模式 并得到了相关的再生动力学参数 如异质速率常数(K_(eff)) 还原速率常数(K_(red)) 和激发截面((φ_(hv)))
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• List of abbreviations and symbols9-11
• 1. Introduction11-15
• 1.1. Solar Energy11
• 1.2. Generation of Solar cells11-13
• 1.3. Overview of thesis13-15
• 2. Mesoscopic Solar Cells15-48
• 2.1. Interoduction15-17
• 2.2. Recent development of DSSC17-29
• 2.3. Characterization29-37
• 2.4. Theory and Principles of Scanning Electrochemical Microscopy37-48
• 3. Experimental section48-58
• 3.1. Introduction48
• 3.2. Chemicals for SECM experiments48-50
• 3.3. Descriptions of sample preparation50-53
• 3.4. LEDs as light source53-55
• 3.5. Instruments and procedures55-56
• 3.6. Ultra microelectrode fabrication56-58
• 4. Result and Discussion58-94
• 4.1. Investigation of Dye Regeneration Kinetics at Dye-Sensitized P-typeCuCrOi Film/Electrolytes Interface with Scanning ElectrochemicalMicroscopy58-78
• 4.2. The Regeneration kinetics of dye sensitized Nickel oxide films78-92
• 4.3. Conculusion92-94
• 5. Organic Chrophroms with Pyridine Ring Anchoring Group for P-type Dye-Sensitized Solar Cells94-121
• 5.1. Introduction Organic Chrophroms with Pyridine Ring94-107
• 5.2. Regeneration Kinetics of Organic Dyes with Pyridine Ring Anchoring Group by Scanning Electrochemical Microscopy107-119
• 5.3. Conclusion119-121
• 6. Investigation on Regeneration Kinetics at Perovskite/Oxide Interface withScanning Electrochemical Microscopy121-134
• 6.1. Introduction121-122
• 6.2. SECM with feedback measurements122-128
• 6.3. k_(eff) and J_(hv) in blue illumination128-129
• 6.4. K_(eff) and J_(hv) in blue illumination129-130
• 6.5. Kinetic constant K_(red) and excitation cross section130-131
• 6.6. Relevant energy levels131-133
• 6.7. Conclusions133-134
• 7. Conclusion and ontlook134-138
• Acknowledgements138-139
• References139-160
• List of Publications160-161
• Book chapter161

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