染料敏化太阳能电池幻灯片.ppt

染料敏化太阳能电池 报告人：王海平 时间 ：2011.05.28 染料敏化太阳能电池（DSSC） DSSC的组成及工作原理 DSSC的组成部分 DSSC的工作原理 DSSC的组成 DSSC的工作原理 评价DSSC的技术指标 I – V 曲 线 DSSC的光阳极的优化 焙 烧 工 艺 不同的焙烧方式对膜厚的影响 焙烧工艺对二氧化钛结晶性能的影响 焙烧工艺对薄膜形貌的影响 焙 烧 方 式 方式1：印刷一层Ti02浆料后，静置3min，烧结。降温至室温时，取出，重复印刷、静置、烧结。 方式2：印刷一层Ti02浆料后，静置3min,125°C干燥6min，取出后冷却，重复印刷、静置、干燥，烧结。 对 膜 厚 的 影 响 焙 烧 最 适 温 度 不同的焙烧温度对TiO2的晶型及晶粒尺寸有比较大的影响，为了得到最适焙烧温度，分别采用相同的升温速率（10度/分钟）直线升温至400 ?C，425 ?C，450 ?C，475 ?C，500 ?C，525 ?C，550 ?C，575 ?C后保温30min，自然降温至室温。 温度对TiO2结晶性能的影响 焙 烧 曲 线 固定焙烧的温度为525?C，将直线升温方式变为梯度升温的方式。 焙 烧 曲 线 焙烧工艺对薄膜形貌的影响 总 结 对TiO2薄膜的焙烧方式：采用丝网印刷技术均匀 印刷完TiO2浆料后，静置5min，125?C干燥6min，利用Curve3，自然冷却到室温，得到的纳米晶TiO2薄膜空隙大、表面断面平整，光吸收效率高。 TiO2膜表面处理及修饰 TiO2膜修饰：包覆 、绝缘钝化 、酸碱处理等 。 包覆：可以轻微的引起导带的负移，形成能量势垒，该势垒可以帮助电子注入，阻滞电子向相反的方向扩散。 AL2O3、TiO2、MgO、ZnO包覆SnO2膜 。 SiO2：禁带宽度约为5.2eV (TiO2为3.2ev)，可能会提高短路电流和开路电压，继而提高了电池的效率，原料来源丰富。 包覆SiO2对电池的影响 包覆SIO2对厚度的影响 包覆SiO2对晶型的影响 包覆SiO2对形貌的影响 包覆SiO2对比表面的影响 包覆SiO2对DSSC光电性能的影响 不同含量SiO2对薄膜厚度的影响 不同含量的SiO2对晶型的影响 不同含量的SiO2对形貌的影响 不同SiO2量掺杂对比表面的影响  不同SiO2量掺杂对光电性能的影响 将来的工作计划 调研TiO2浆料制备技术 加深对DSSC电子传输动力学机理理解（电子复合过程） 总结实验，发表论文（重点） LOGO LOGO LOGO LOGO 评价DSSC的技术指标 2 DSSC的组成及工作原理 3 1 DSSC光阳极的优化 3 3 将来的计划 4 DSSC TiO2 纳米晶多孔半导体薄膜 光敏材料（N719） 氧化还原电解质(I3-/I-) Pt 对电极 1、S + hv → S* (S 为染料基态，S* 为染料激发态) 2、S* → S+(氧化态dye)+e- (进入TiO2导带) 3、 2S+ + 3I- → 2S + I3- （染料的再生） 4、I3- + 2 e- →3I- （电解质的还原，在对电极上发生） 光电转化效率(IPCE) IPCE与入射单色光波长之间关系曲线称为光电流工作谱，它可以直观的反应DSSC对不同入射光波长的利用效率。 光电流工作谱可以很好的反应DSSC对某一单色光的转化效率，却很难反应出DSSC 在太阳光照射下的真实的工作状态，而I-V曲线则可直观的反映DSSC在太阳光下性能 从I-V曲线中可以得到以下参数：Isc,Voc，填充因子（fill factor; FF）,光能-电能转化效 率（） 三、TiCl4 的 处 理 （下次） 二、TiO2 膜 表 面 处 理 及 修 饰 一、烧 结 工 艺 光阳极的优化 焙烧方式1 焙烧方式2 温度从400?C 增至525?C的 过程中， （101）面衍 射峰的强度逐 渐加强，当温 度为525?C时，衍射峰在25.4o 处达到最强， 此峰属于锐钛 矿的特征峰。 Curve1 Curve2 Curve3 曲线1-3 X射线衍射图谱 采用梯度升温的方式 后，衍射峰的强度进 一步增强。利用焙烧 曲线3，可以得到结晶 性能比较理想的TiO2 颗粒。 A B C D 焙烧方式1 （525°C梯度升温） 焙烧方式2 （525°C梯度升温） 方式1和方式2得到断面都比较平整，厚度几乎相同，方式1得到的薄膜稍厚（约厚0.5um）方式2得到的晶粒