TiO2基染料敏化太阳能电池光阳极结构对电池性能的影响

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摘要：能源物质的短缺成为当前世界面临的一个挑战，同时传统能源的匮乏和环境的恶化已为人们带来了诸多不便。染料敏化太阳能电池作为一种新型的太阳能电池，它具有廉价、高效率、清洁等优点。光阳极结构作为染料敏化太阳能电池的重要部分之一，它对太阳能电池的性能有着重要影响。本论文主要研究TiO2基染料敏化太阳能电池光阳极结构对电池性能的影响。通过对DSSC的光阳极结构TiO2颗粒、TiO2棒以及一些其它常见结构的对比分析，研究这些结构作为光阳极结构时对电池性能影响的机理，为后续制备具有优良光电转换效率的光阳极结构提供理论参考。42253

毕业论文关键词：染料敏化太阳能电池；光阳极结构；光电转换效率

Analysis of The Effect of TiO2 Based Dye Sensitized Solar Cells on The Performance of The Solar Cell

Abstract: The shortage of energy resources has become a challenge facing the world. At the same time, the shortage of traditional energy and the deterioration of the environment have brought many inconvenience to people. Dye sensitized solar cell as a new type of solar cell, it has the advantages of cheap, high efficiency, clean and so on. As one of the important parts of the dye sensitized solar cell, the anode structure has an important influence on the performance of the solar cell. In this paper, the effects of TiO2 based dye sensitized solar cells on the performance of the solar cell are studied. Through the dssc light anode structure of TiO2 particles, TiO2 rods and some other common structure of comparative analysis of these structures as photoanode structure influence on the cell performance mechanism of, for follow-up with excellent photoelectric conversion efficiency of the photo anode structure and provide a theoretical reference.

Key Words: Dye sensitized solar cell; Light anode structure; Photoelectric conver- sion efficiency

引言

当今时代，随着世界人口急剧增多，煤、石油等传统能源物质的不断减少，也让能源和环境危机更加显现出来。太阳能具有的储存量丰富且对环境无污染等优点逐渐引起了人们广泛的关注。1991年之前，半导体硅作为制作太阳能电池的主要材料，但半导体硅材料太阳能电池制作工艺复杂、成本高，阻碍了推向广阔的市场。1991年，瑞典科学家Grtäzel教授领导的小组发明了染料敏化太阳能电池，实现了历史性的进展，染料敏化太阳能电池可以达到7.1%的高光电转换效率，经过二十几年的发展，这种电池目前最高的光电转换效率达13%[1]以上，它具有资源丰富、工艺简单、成本低等优点，这使得染料敏化太阳能电池的广泛应用得以实现。本文我们主要简要介绍染料敏化太阳能电池的基本工作原理，通过不同的光阳极结构对比其光电转换效率，发现不同的光阳极结构其光电转换效率不同，因此要提高染料敏化太阳能电池的光电转换效率，研究光阳极有着及其重要的意义。

1. TiO2基染料敏化太阳能电池的基本原理

染料敏化太阳能电池主要由二氧化钛、导电玻璃、电解质、染料敏化剂、对电极Pt构成。在DSSC中，二氧化钛的结构决定了染料的吸附量、光的传输性能、光散射性能，从而影响DSSC的光电转换效率。导电玻璃是DSSC中重要组成部分，它的主要作用是传输电子。电解质也是DSSC重要的组成部分，从物理结构上，它一般可以划分为液态电解质、准固态电解质、固态电解质。它可以让到达对电极的电子使电解质中的离子还原，同时可以使激发态的染料分子还原再生，电解质也是连接电池光电极和对电极以构完整电路。其中电解质最常用 / 。染料敏化剂中，染料的主要作用是吸收太阳光后由基态跃迁到激发态，释放出的电子再传输到外电路，因此它的性能好坏会在一定程度上影响到电池的光电转换效率。对电极主要用来收集来自外电路的电子，它具有的良好的电子传输性能、高的催化性能[2]，使得氧化还原反应得以有序进行。