太陽能由于分布廣泛、獲取便利、儲量巨大、安全無污染、光伏技術(shù)成本低廉等先天的優(yōu)勢,是最有可能規(guī)模化應(yīng)用的新能源之一。太陽能電池經(jīng)歷了數(shù)十年技術(shù)革新與發(fā)展,已經(jīng)形成了硅基太陽能電池、化合物薄膜太陽能電池、染料敏化太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池等體系。其中,染料敏化太陽能電池（DSSC）作為第三代太陽能電池,因造價低廉、綠色環(huán)保、可柔性設(shè)計、戶外性能突出以及雙面電池轉(zhuǎn)換效率更高等無法替代的優(yōu)勢,展現(xiàn)出了十分光明的應(yīng)用前景。對電極是DSSC器件的重要組成部分,其催化性和導(dǎo)電性的好壞直接影響J-V曲線中的填充因子,進而影響電池的光電效率。金屬鉑作為最常用的對電極催化材料使得DSSC器件成本上升,在碘基電解質(zhì)中生成的副產(chǎn)物Pt I4而導(dǎo)致Pt流失或催化失活,電池工作的穩(wěn)定性難以保障。多元過渡金屬化合物作為重要的對電極材料,不僅具有良好的導(dǎo)電性和催化性,還兼有價格低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點,是重要的低Pt和無Pt對電極的替代材料。本文介紹了兩種多元化合物對電極材料鉬銦硫（MoIn2S4）和鉬銦錫硫（MoInSnS）,研究了它們在DSSC器件中的電化學(xué)性能和光電性能。具體研究工作如下:（1）通過一步水熱法,以... 

【文章來源】：河南大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各類太陽能電池的效率增長圖[18]

5（4）電解質(zhì)。最常用的電解質(zhì)是含有I-/I3-和Co2+/Co3+的有機溶液。其作用是保證高效的電荷傳輸以實現(xiàn)染料和自身的循環(huán)再生。（5）對電極。對電極一般為FTO上沉積有金屬Pt薄膜層，作用是從外電路收集電子以及催化氧化還原電對的再生。圖1-2DSSC的結(jié)構(gòu)和工作原理圖[19]1.3.2DSSC的工作原理DSSC的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1-2所示。與硅基太陽能電池光生載流子很不相同，DSSC工作時，染料分子捕獲光后，激發(fā)出的電子快速注入至光陽極，經(jīng)外電路回到對電極處與氧化還原電對進行復(fù)合，這一過程與單晶硅太陽能電池直觀的光生載流子很不相同[20]。DSSC工作的一個循環(huán)中包含以下過程[21]：（1）基態(tài)染料分子受光照射后從基態(tài)S躍遷至激發(fā)態(tài)S*；*Sν→+Sh（2）激發(fā)態(tài)染料將電子注入二氧化鈦導(dǎo)帶中，形成氧化態(tài)的染料分子，而注入的電子被導(dǎo)電基底收集后經(jīng)含有負載的外電路到達對電極，而空穴則留在染料分子中；(CBSS)*+→e+（3）氧化態(tài)染料分子與電解質(zhì)中的氧化還原電對發(fā)生還原反應(yīng)，從而被還原至基態(tài)；++→+3232ISIS（4）處于氧化態(tài)的氧化還原電對擴散至對電極，與從外電路來的電子復(fù)合，也被

6還原；→+32IeI3（5）導(dǎo)帶電子被氧化的染料分子吸收；+()→+SCBeS（6）導(dǎo)帶電子被電解質(zhì)中氧化態(tài)的氧化還原電對吸收；()→+32ICBeI3在一個完整的循環(huán)中，染料分子經(jīng)歷一個無輻射的閉合過程回到基態(tài)，電子經(jīng)外電路傳輸也形成一個閉合回路，整個過程光能轉(zhuǎn)換成電能，卻沒有引起任何其他物質(zhì)的變化。其中，過程（1）-（4）反應(yīng)迅速有利于電池轉(zhuǎn)換效率的提高；過程（5）-（6）為導(dǎo)帶電子與氧化態(tài)染料或氧化態(tài)電解質(zhì)復(fù)合，雖然反應(yīng)很慢，卻能使器件性能衰減，不利于光電轉(zhuǎn)換。由此可見，DSSC的轉(zhuǎn)化效率是各組成部分綜合性能的反映，它除了與電子在器件材料中的傳輸能力、染料分子的LUMO能級與光陽極半導(dǎo)體導(dǎo)帶能級的匹配程度、電解液中氧化還原電對的遷移速度、對電極對氧化還原電對的催化能力、雜質(zhì)能級以及陷阱態(tài)分布等有重大關(guān)系外，還與電池自身構(gòu)造和制備工藝等方面因素有關(guān)。1.3.3DSSC的理化特性圖1-3DSSC的J-V曲線DSSC器件的電流密度-電壓曲線（J-V特性曲線）可以充分體現(xiàn)電池性能優(yōu)劣，如圖1-3所示，其基本參數(shù)意義如下：（1）開路電壓


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