影响染料敏感太阳能电池中电子注入效率的参数

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 太阳能光伏发电是如何实现的
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 染料敏感太阳能电池 (DSSC) 是一个有前途的光伏技术.
• 从敏感剂染料到半导体的高效电子注入对于DSSC性能至关重要.
• 了解电子注入动态是优化DSSC效率的关键.

研究的目的:

• 为了研究N719敏感的TiO(2) DSSC中的电子注入动态和量子产量.
• 为了将电子注入动力学与整体设备性能相关联.
• 为了阐明电解质成分对电子注射的影响.

主要方法:

• 用时间解析的单光子计数来研究电子注射动态.
• 测量了设备性能指标,包括短路电流密度 (Jsc).
• 分析了电解质成分 (tBP,Li+) 的变化及其对TiO(2) 带能量的影响.

主要成果:

• 来自N719三重体状态的电子注入半衰期为200 +/- 60 ps,量子产量为84 +/- 5%.
• 注射动态在很大程度上独立于氧化还原对的存在,TiO(2) 合成pH值和电偏差.
• 三丁二 (tBP) 和酸通过转移TiO(2) 导电带能量来强烈影响注射动态.
• 一个100meV的带边移动会导致两倍的注入延迟.
• 电子注入量子收益率与装置Jsc.线性相关.

结论:

• 染料激发状态和TiO(2) 接受器状态之间的相对能量对于DSSC中的电子注入动态至关重要.
• 这些能量中的变化直接影响电子注入动力学,效率和光伏整体性能.
• 通过优化能量来最大限度地减少动力冗余对于最大限度地提高DSSC效率至关重要.