染料敏化太陽能電池數(shù)據(jù)分析

1、圖1圖1是厚片和薄片（厚片和薄片是指陽極材料的薄厚，厚度比大概是2比1）的光電轉(zhuǎn)換效率隨時間變化的折線圖， 該時間是指自電池制備完成后到測量電池轉(zhuǎn)換效率時的時間，主要反映的是電池的壽命長短。圖中，紅色線代表薄 片的效率隨時間的變化情況，黑色線代表厚片的效率衰減情況。從這張圖中可以明顯看到，電池的光電轉(zhuǎn)化效率隨 時間衰減呈現(xiàn)先快后慢的趨勢，在前四天的衰減速度相當快，此后趨于平緩（造成此衰減現(xiàn)象的可能原因有：1.電 解質(zhì)溶液每次干了之后溶劑雖然沒了，但是溶質(zhì)還在，下一輪注入電解液時的環(huán)境如電解質(zhì)與陽極材料的接觸、電 子載體在電解液中的運動等是不同的；2.殘余在電池中的電解質(zhì)隨著時間的增長對電池陽極

2、材料以及結(jié)構(gòu)等產(chǎn)生破 壞和影響；3.電池的非絕對密封允許外界與陽極材料極其結(jié)構(gòu)的相互接觸并相互作用，對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)及性能產(chǎn)生 損壞；4.多次測試對電池性能產(chǎn)生影響；5.有機染料在電解質(zhì)干涸的情況下見光極易分解，在前期，當電解質(zhì)干涸 后，染料大量分解，電池性能急劇下降，到了后期，可分解的染料微乎其微，電池性能區(qū)域低水平的穩(wěn)定。）并旦， 從圖中不難看出，厚片的效率略高于薄片，（這主要是由于陽極材料厚的電池吸附的有機染料較薄的多。） 將厚片和薄片的光電轉(zhuǎn)換效率隨時間變化的關(guān)系用數(shù)學公式擬合后得到如下結(jié)果：厚片效率隨時間變化圖厚片效率隨時間變化圖LN(TIME)薄片效率隨時間變化圖薄片效率隨時間變化圖

3、2.5000.000.y = -0.63ln(x) +2.116 R2 = n.9S5.F.2.0001.5001.0000.50051510In(Time)圖3圖2和圖3將時間取自然對數(shù)后，厚片和薄片的光電轉(zhuǎn)換效率隨其變化的關(guān)系圖，從圖中不難看出，兩者呈現(xiàn) 相當明顯的線性關(guān)系（R2=o.98）結(jié)論：（如果選取最高效率的60%以上為正常工作狀態(tài)，那么）太陽能電池的壽命大約為4天，這主要是由于樣品 電池值封裝了兩側(cè)，并沒有全部封閉，導致電解質(zhì)揮發(fā)較快，電池性能不穩(wěn)，壽命欠佳。6 4 2 CUJofE)a-su ac一1(2.34%) 一一 4(1.65%) 一 7(0.96%) a10(0.70

4、%) 14(0.64%)III0.00.20.40.6Voltage(V)樣品12的性能曲線0.8圖4圖4是所有測量樣品中光電轉(zhuǎn)化效率最好的樣品不同時間測量得到的l-V曲線，從圖中可看出，前幾口，隨著 時間的延長，電池的光電轉(zhuǎn)化效率衰減很快，隨后，趨于平緩，當在第14日進行測量的時候，其I-V曲線基本與第 10 口所測得的一致，也就是說，在電池制作完成10天后，其性能基本保持穩(wěn)定不變，此時的效率約為0.7%1.8i161.4120406080光強（mW/cm2）系列1 系列2 系列3 系列5 系列6 .系列7圖5光電轉(zhuǎn)換效率隨光照強度變化折線圖圖5是7個樣品在光照強度為20, 40, 60和8

5、0mW/cm2時的最佳光電轉(zhuǎn)換效率折線圖（在圖中分別為系列1至7）, 其中，除去出現(xiàn)明顯偏差的4號樣品（即系列4,圖中未表示）后，可以看到，在某一光強P。以下（-40mW/cm2）,隨 著光強的增強，染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率下降，當光強大于P。后，PEC隨光強的增強明顯上升。但總體上, 效率提高的幅度不大。（為什么會先卜-降后上升？等待師兄的文獻中?；蛘咴蹅冏约赫艺?？全英文的，偶表示有 點招架不了，曉涵應(yīng)該么問題滴“）但可以預測，在一定光強范圍內(nèi)（大于80mW/cm2）,隨著光照強度的進一步增 大，染料敏化太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率也還會繼續(xù)提高，超過該范圍后，其效率可能不再增長，出現(xiàn)飽和甚至還有可 能下降（光照過強導致電池內(nèi)部成分被破壞）?？紤]到實際的應(yīng)用，地球表面可以得到的太陽光的光照強度約為 （684W/m2,太陽常數(shù)是1368W/n大氣對太陽輻射的吸收大約占其總能量的一半，故照射到底面的值約為太陽常數(shù) 的一半，即68.4mW/cm2）,該電池的效率僅能在1.5%2.0%