用电化学阻抗谱研究染料敏化太阳能电池的电子传输与复合特性

【摘要】： 本文利用电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)技术深入分析了TiO2纳米颗粒染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized Solar Cell,DSC)以及ZnO纳米棒太阳能电池的电学性质。EIS提供了两种电池各个组件在不同偏压下详细的参数信息。第一,本文讨论了TiO2纳米颗粒DSC扩展到高偏压下的电学性质。证明了在一般偏压下时,DSC的电学性质主要由TiO2表面的缺陷态控制。随着偏压升高,加在TiO2上的偏压存在一个约0.9V的极值,限制了DSC的开路电压的最高可能值。在高偏压下,DSC各个组件的电学性质均被清楚观察到。结果显示,标准的Pt对电极以及I-/I3-电解质溶液的电阻较小,不是限制DSC效率的主要因素。第二,本文利用EIS研究了ZnO纳米棒DSC的电子传输与复合性质以及这些性质如何影响电池的效率。结果显示,复合过程由纳米棒表面的指数分布的缺陷态控制,而这些缺陷态同时也控制了低偏压下纳米棒的电容特性。复合过程对光照的存在有强烈的依赖关系,是限制这类器件效率的主要原因之一。韦伯(Warburg)特性从EIS高频段信号中被观察到,确定了本文使用的ZnO纳米棒阵列具有大约100Ω的传输电阻。传输电阻被证明与光照无关。本文通过EIS对DSC进行详细测试得到电池各组件的详细电学参数,为优化此类器件提供了检验依据。 【关键词】：太阳能电池 染料敏化 二氧化钛 氧化锌 电化学阻抗谱
【学位授予单位】：复旦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-5
• 第1章 绪论5-14
• 1.1 太阳能电池简介5
• 1.2 染料敏化太阳能电池简介5-7
• 1.3 染料敏化太阳能电池的电子过程研究简介7-11
• 参考文献11-14
• 第2章 利用电化学阻抗谱EIS研究DSC的理论基础14-20
• 2.1 电化学阻抗谱的基本原理14-15
• 2.2 利用电化学阻抗谱分析DSC内阻的基本原理15-18
• 2.3 DSC的封装与测试18-19
• 参考文献19-20
• 第3章 TiO_2纳米颗粒染料敏化太阳能电池EIS研究20-30
• 3.1 简介20
• 3.2 实验部分20
• 3.3 结果与分析20-27
• 3.4 结论27-29
• 参考文献29-30
• 第4章 ZnO纳米棒染料敏化太阳能电池30-42
• 4.1 简介30
• 4.2 实验部分30-31
• 4.3 结果和分析31-40
• 4.4 结论40-41
• 参考文献41-42
• 文章发表目录42-43
• 感谢43-44

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