大面积全柔性染料敏化太阳能电池光电性能优化

林逍 武明星 安江 苗青青 覃达 马廷丽

引用本文: 林逍, 武明星, 安江, 苗青青, 覃达, 马廷丽. 大面积全柔性染料敏化太阳能电池光电性能优化[J]. 物理化学学报, 2011, 27(11): 2577-2582. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111112 shu
Citation:  LIN Xiao, WU Ming-Xing, AN Jiang, MIAO Qing-Qing, QIN Da, MA Ting-Li. Optimization of the Photoelectric Performance of Large-Scale All-Flexible Dye-Sensitized Solar Cells[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(11): 2577-2582. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111112 shu

大面积全柔性染料敏化太阳能电池光电性能优化

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(50773008) (50773008)

    国家高技术研究发展计划(863) (2009AA03Z220)资助项目 (863) (2009AA03Z220)

摘要: 设计并制作了大面积高效全柔性染料敏化太阳能电池(DSCs). 通过引入光散射层或施加机械压力,DSCs 的光电转化效率有了大幅度提高. 实验室小面积(0.4 cm×0.4 cm)柔性DSCs 的光电转化效率达到5.50%. 大面积(2 cm×3 cm, 活性面积为2.7 cm2) DSCs的光电转化效率从未进行处理的1.52%上升到1.81%和2.50%, 分别提高了20.0%和66.7%. 5 cm×7 cm面积的DSCs (活性面积为16.2 cm2)的光电转化效率在未做任何优化处理的条件下达到了1.60% (光强40 mW·cm-2). 同时, 本文对提高光电转化效率的机理进行了深入研究. 电化学阻抗测试结果表明, 加压法能明显减小电池的内部串联电阻(Rs)及TiO2/染料/电解液界面间的传荷电阻(Rct). 扫描电镜结果也显示加压后TiO2粒子之间粘结更加紧密, 更利于电子在TiO2薄膜中的传输及染料的吸附. 另外, 900 h 的长期稳定性实验结果表明, 制作的柔性DSCs的各项光电性能参数均无明显下降. 该实验结果为柔性染料敏化太阳能电池的基础研究和大面积产业化技术研究奠定了基础.

English

    1. [1]

      (1) O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737.  (1) O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737.  

    2. [2]

      (2) Grätzel, M. Nature 2001, 414, 338.  (2) Grätzel, M. Nature 2001, 414, 338.  

    3. [3]

      (3) Tao, L.; Yang, Y. Z.; Shi, C.W.;Wu, Y. C.;Wu, X. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 578. [桃李, 杨燕珍, 史成武, 吴玉程, 吴小燕. 物理化学学报, 2010, 26, 578.](3) Tao, L.; Yang, Y. Z.; Shi, C.W.;Wu, Y. C.;Wu, X. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2010, 26, 578. [桃李, 杨燕珍, 史成武, 吴玉程, 吴小燕. 物理化学学报, 2010, 26, 578.]

    4. [4]

      (4) Li, B.; Cheng, P.; Deng, C. S. Chin. J. Chem. 2007, 20, 816.  (4) Li, B.; Cheng, P.; Deng, C. S. Chin. J. Chem. 2007, 20, 816.  

    5. [5]

      (5) Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L. C.; Kloo, L.; Pettersson, H. Chem. Rev. 2010, 110, 6595.  (5) Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L. C.; Kloo, L.; Pettersson, H. Chem. Rev. 2010, 110, 6595.  

    6. [6]

      (6) Pichot, F.; Pitts, J. R.; Gregg, B. A. Langmuir 2000, 16, 5626.  (6) Pichot, F.; Pitts, J. R.; Gregg, B. A. Langmuir 2000, 16, 5626.  

    7. [7]

      (7) Chen, D. H.; Huang, F. Z.; Cheng, Y. B.; Caruso, R. A. Adv. Mater. 2009, 21, 2206.  (7) Chen, D. H.; Huang, F. Z.; Cheng, Y. B.; Caruso, R. A. Adv. Mater. 2009, 21, 2206.  

    8. [8]

      (8) Wang, Y.;Wu, J. H.; Fan, L. Q.; Lan, Z.; Xiao, Y. M.; Li, Q. H.; Huang, M. L. Mater. Rev. 2010, 24, 131. [王岳, 吴季怀, 范乐庆, 兰章, 肖尧明, 李清华, 黄妙良. 材料导报, 2010, 24, 131.](8) Wang, Y.;Wu, J. H.; Fan, L. Q.; Lan, Z.; Xiao, Y. M.; Li, Q. H.; Huang, M. L. Mater. Rev. 2010, 24, 131. [王岳, 吴季怀, 范乐庆, 兰章, 肖尧明, 李清华, 黄妙良. 材料导报, 2010, 24, 131.]

    9. [9]

      (9) Wang, M. K.; Anghel, A. M.; Marsan, B.; Ha, N. C.; Pootrakulchote, N.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15976.  (9) Wang, M. K.; Anghel, A. M.; Marsan, B.; Ha, N. C.; Pootrakulchote, N.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15976.  

    10. [10]

      (10) Yang, L.; Xin, G.;Wu, L. Q.; Ma, T. L. Prog. Chem. 2009, 21, 2242. [杨丽, 辛刚, 吴丽琼, 马廷丽. 化学进展, 2009, 21, 2242.](10) Yang, L.; Xin, G.;Wu, L. Q.; Ma, T. L. Prog. Chem. 2009, 21, 2242. [杨丽, 辛刚, 吴丽琼, 马廷丽. 化学进展, 2009, 21, 2242.]

    11. [11]

      (11) Iwasaki, M.; Lee, C.W.; Kim, T. H.; Park,W. K. J. Ceram. Soc. Jpn. 2008, 116, 153.  (11) Iwasaki, M.; Lee, C.W.; Kim, T. H.; Park,W. K. J. Ceram. Soc. Jpn. 2008, 116, 153.  

    12. [12]

      (12) Lindström, H.; Holmberg, A.; Magnusson, E.; Lindquist, S. E.; Malmqvist, L.; Hagfeldt, A. Nano Lett. 2001, 1, 97.  (12) Lindström, H.; Holmberg, A.; Magnusson, E.; Lindquist, S. E.; Malmqvist, L.; Hagfeldt, A. Nano Lett. 2001, 1, 97.  

    13. [13]

      (13) Lin, H.; Li, X.; Liu, Y. Z.; Li, J. B. Mater. Sci. Eng. B 2009, 161, 2.  (13) Lin, H.; Li, X.; Liu, Y. Z.; Li, J. B. Mater. Sci. Eng. B 2009, 161, 2.  

    14. [14]

      (14) Ma, T. L.; Fang, X. M.; Akiyama, M.; Inoue, K.; Nomam, H.; Abe, E. J. Electroanal. Chem. 2004, 574, 77.  (14) Ma, T. L.; Fang, X. M.; Akiyama, M.; Inoue, K.; Nomam, H.; Abe, E. J. Electroanal. Chem. 2004, 574, 77.  

    15. [15]

      (15) Yang, L.;Wu, L. Q.;Wu, M. X.; Xin, G.; Lin, H.; Ma, T. L. Electrochem. Commun. 2010, 12, 1000.  (15) Yang, L.;Wu, L. Q.;Wu, M. X.; Xin, G.; Lin, H.; Ma, T. L. Electrochem. Commun. 2010, 12, 1000.  

    16. [16]

      (16) Papageorgiou, N.; Maier,W. F.; Grätzel, M. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 876.  (16) Papageorgiou, N.; Maier,W. F.; Grätzel, M. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 876.  

    17. [17]

      (17) Han, L.; Koide, N.; Chiba, Y.; Islam, A.; Komiya, R.; Fuke, N.; Fukui, A.; Yamanaka, R. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 21350.(17) Han, L.; Koide, N.; Chiba, Y.; Islam, A.; Komiya, R.; Fuke, N.; Fukui, A.; Yamanaka, R. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 21350.

    18. [18]

      (18) Usami, A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2000, 64, 73.  (18) Usami, A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2000, 64, 73.  

    19. [19]

      (19) Huang, F. Z.; Chen, D. H.; Zhang, X. L.; Caruso, R. A.; Cheng, Y. B. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1301.  (19) Huang, F. Z.; Chen, D. H.; Zhang, X. L.; Caruso, R. A.; Cheng, Y. B. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1301.  

    20. [20]

      (20) Liu, J.; Yang, H. T.; Zhang, J. B.; Zhou, X.W.; Lin Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 408. [刘佳, 杨浩田, 张敬波, 周晓文, 林原. 物理化学学报, 2011, 27, 408.](20) Liu, J.; Yang, H. T.; Zhang, J. B.; Zhou, X.W.; Lin Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 408. [刘佳, 杨浩田, 张敬波, 周晓文, 林原. 物理化学学报, 2011, 27, 408.]

    21. [21]

      (21) Koide, N.; Islam, A.; Chiba, Y.; Han, L. Y. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2006, 182, 296.  (21) Koide, N.; Islam, A.; Chiba, Y.; Han, L. Y. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2006, 182, 296.  

    22. [22]

      (22) Kern, R.; Sastrawan, R.; Ferber, J.; Stangl, R.; Luther, J. Electrochim. Acta 2002, 47, 4213.  (22) Kern, R.; Sastrawan, R.; Ferber, J.; Stangl, R.; Luther, J. Electrochim. Acta 2002, 47, 4213.  

    23. [23]

      (23) Wang, Q.; Moser, J. E.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 14945.  (23) Wang, Q.; Moser, J. E.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 14945.  

    24. [24]

      (24) Green, A. N. M.; Palomares, E.; Haque, S. A.; Kroon, J. M.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 12525.  (24) Green, A. N. M.; Palomares, E.; Haque, S. A.; Kroon, J. M.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 12525.  

    25. [25]

      (25) Ikegami, M.; Suzuki, J.; Teshima, K.; Kawaraya, M.; Miyasaka, T. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2009, 93, 836.  (25) Ikegami, M.; Suzuki, J.; Teshima, K.; Kawaraya, M.; Miyasaka, T. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2009, 93, 836.  

    26. [26]

      (26) Trupke, T.;Würfel, P.; Uhlendorf, I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11484.  (26) Trupke, T.;Würfel, P.; Uhlendorf, I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 11484.  

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  1080
  • 文章访问数:  2768
  • HTML全文浏览量:  17
文章相关
  • 发布日期:  2011-10-27
  • 收稿日期:  2011-07-04
  • 网络出版日期:  2011-09-02
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章