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二极管特性简化模型在染料敏化太阳能电池电流-电压曲线拟合及在光电特性参数评估中的应用
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O649[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中国人民大学化学系,北京100872
  • 相关基金:国家自然科学基金(21133001,20933010); 中央高校基础研究经费(10XNI007)资助项目
中文摘要:

利用瞬态光电导技术研究了在一个大的偏压范围内染料敏化太阳能电池(DSSC)中的电荷收集和电荷复合过程的动力学.结果表明,在不同的电压下电荷收集速率远快于电荷复合速率,用以解释电荷的收集效率几乎不变.基于这个结果,简化了DSSC二极管特性模型,从而实现了对电流-电压(I-V)曲线的直接拟合.利用这一模型拟合的结果提取出一系列与工作条件下DSSC光电转化过程相关的参数,可以用以描述包括电荷生成、电荷收集和复合以及DSSC器件的整流特性等关键性质.将这一拟合方法应用于不同叔丁基吡啶(TBP)浓度电解液的电池,获得的结果表明,不同TBP浓度可以导致电荷复合速率有较大的差别,但对电荷的收集速率影响甚小,这与I-V曲线拟合的结果非常吻合.同时研究证明TBP浓度对电池的理想因子(m)的影响较为明显,即高浓度TBP的DSSC对应大的m值以及较慢的电荷复合速率.

英文摘要:

In the present work, we investigated the dynamics of charge collection and recombination in dye- sensitized solar cells (DSSCs) spanning a large region of bias voltages using transient photoconductivity. The rate of charge collection was much faster than that of charge recombination at varied voltages, which was responsible for the nearly uniform charge collection efficiency. Based on this result, we simplified the diode characteristic model, which allowed us to directly fit the current-voltage (I-V) curve. A series of parameters related to the photo-to-electric processes in working DSSCs could be extracted from the proposed model, which could be used to evaluate the processes of charge generation, transport, and recombination in DSSCs, as well as the rectification of DSSC devices. We applied the fitting method to DSSCs with different 4-tert-butyl pyridine (TBP) concentrations of electrolyte. It was found that the rate of charge recombination significantly differed while that of charge collection was rather constant under different TBP concentrations, which was in good agreement with the results of/- V curve fitting. In addition, this research shows that the change of TBP concentration significantly affects the ideality factor (m) of DSSC devices.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781