染料敏化太陽能電池（DSC）的器件參數(shù)是評估其性能的重要依據(jù),如短路電流密度(J_SC)、開路電壓(V_OC)和能量轉(zhuǎn)換效率（PCE）等。這些關(guān)鍵參數(shù)在實驗上比較容易測量,然而,到目前為止仍然沒有統(tǒng)一的有效的理論模型來評估這些關(guān)鍵參數(shù),即理論研究嚴重滯后于實驗。因此,理論上很難得到有效的能和實驗匹配良好的關(guān)鍵參數(shù),導致了在DSC的發(fā)展過程中沒有形成理論對實驗的強有力的指導作用和DSC性能提高緩慢。于是,尋求一種能夠精確計算這些關(guān)鍵參數(shù)的計算方法,形成理論和實驗相輔相成的局面,解決目前DSC在理論上指導實驗的滯后局面是理論研究的當務之急。本文首先從能級修正的角度提出了一種新的計算方法（模型）,該模型摒棄了傳統(tǒng)模型采用的不夠精確的時間參量和經(jīng)驗參量,從機理上保障了理論計算的精度和適用性。接著,選取了多種經(jīng)典的有代表性的染料L0、L1、L2、WS-2、WS-92和C281等分別敏化的DSC,并利用密度泛函理論來檢驗這一新模型的精度和適用性。結(jié)果表明,J_SC、V_OC和PCE的最大誤差分別是1.85 mA·cm<... 

【文章來源】：中國石油大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

染料敏化太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖

第 3 章 新型計算模型的驗證（b）在 MS7.0 中構(gòu)建以（101）面為表面的 TiO2周期性結(jié)構(gòu)模型，并添加足夠的真空層。這一模型是 DSC 的 TiO2基底的量化模型。將 TiO2模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)通過 CASTEP 模塊導出，并經(jīng)過簡單的處理生成 VASP 可識別的坐標文件。（c）在 VASP 4.2 中進行 TiO2模型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和靜態(tài)自洽計算，充分優(yōu)化的TiO2以備用于染料的吸附。接著將優(yōu)化好的 TiO2經(jīng)簡單處理生成 MS 可識別的結(jié)構(gòu)文件。

且在TiO2的幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化和靜態(tài)計算過程中設置為2×2×1，在T者寫作 dye-TiO2）的有關(guān)計算中都設置為 1×1×1。離子間相互作用的不超過 0.01eV/ 。我們發(fā)現(xiàn)在+U 修正中，當 U=6.0eV 和 J=0.5eV 時 和晶格參數(shù)和帶隙值都是比較合適的。模型在 JD-DSC 中的應用研究方便，在模型檢驗初始階段和模型建立階段，我們主要使用了文獻 的實驗數(shù)據(jù)和理論數(shù)據(jù)，對新模型進行檢驗和調(diào)整。本文在這一階段薇，孟勝等關(guān)于 JD 系列染料（JD21、JD26 和 JD32）的理論研究成果[. Delcamp, Aswani Yella 和 Michael Gr tzel 等關(guān)于 JD 系列染料（JD2JD26 沒有充分的實驗數(shù)據(jù)）的實驗研究成果[45]。具體的操作是，將關(guān)于料的理論計算數(shù)據(jù)和部分實驗數(shù)據(jù)代入本文提出的新型計算模型，然得的 DSC 的光伏性能參數(shù)與實驗值進行對比和分析，同時在必要的情型進行微量調(diào)整。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]染料敏化太陽能電池中低染料吸附濃度下的界面電荷復合效應[J]. 唐笑,汪禹汛.  化學學報. 2013(02)
[2]染料敏化太陽能電池的研究進展[J]. 陳煒,孫曉丹,李恒德,翁端.  世界科技研究與發(fā)展. 2004(05)
[3]對太陽電池I-V曲線進行擬合的數(shù)論方法[J]. 徐林,崔容強,龐乾駿,丁正明,孫鐵囤,黃燕,陳東,徐秀琴,王永東.  太陽能學報. 2000(02)

博士論文
[1]固體染料敏化太陽能電池的電荷傳遞與復合反應研究[D]. 方燕翎.浙江大學 2015



本文編號：3099442