染料敏化太阳能电池数据分析

1、图1图1是厚片和薄片（厚片和薄片是指阳极材料的薄厚，厚度比大概是2比1）的光电转换效率随时间变化的折线图， 该时间是指自电池制备完成后到测量电池转换效率时的时间，主要反映的是电池的寿命长短。图中，红色线代表薄 片的效率随时间的变化情况，黑色线代表厚片的效率衰减情况。从这张图中可以明显看到，电池的光电转化效率随 时间衰减呈现先快后慢的趋势，在前四天的衰减速度相当快，此后趋于平缓（造成此衰减现象的可能原因有：1.电 解质溶液每次干了之后溶剂虽然没了，但是溶质还在，下一轮注入电解液时的环境如电解质与阳极材料的接触、电 子载体在电解液中的运动等是不同的；2.残余在电池中的电解质随着时间的增长对电池阳极

2、材料以及结构等产生破 坏和影响；3.电池的非绝对密封允许外界与阳极材料极其结构的相互接触并相互作用，对电池内部结构及性能产生 损坏；4.多次测试对电池性能产生影响；5.有机染料在电解质干涸的情况下见光极易分解，在前期，当电解质干涸 后，染料大量分解，电池性能急剧下降，到了后期，可分解的染料微乎其微，电池性能区域低水平的稳定。）并旦， 从图中不难看出，厚片的效率略高于薄片，（这主要是由于阳极材料厚的电池吸附的有机染料较薄的多。） 将厚片和薄片的光电转换效率随时间变化的关系用数学公式拟合后得到如下结果：厚片效率随时间变化图厚片效率随时间变化图LN(TIME)薄片效率随时间变化图薄片效率随时间变化图

3、2.5000.000.y = -0.63ln(x) +2.116 R2 = n.9S5.F.2.0001.5001.0000.50051510In(Time)图3图2和图3将时间取自然对数后，厚片和薄片的光电转换效率随其变化的关系图，从图中不难看出，两者呈现 相当明显的线性关系（R2=o.98）结论：（如果选取最高效率的60%以上为正常工作状态，那么）太阳能电池的寿命大约为4天，这主要是由于样品 电池值封装了两侧，并没有全部封闭，导致电解质挥发较快，电池性能不稳，寿命欠佳。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)样品12的性能曲线0.8图4图4是所有测量样品中光电转化效率最好的样品不同时间测量得到的l-V曲线，从图中可看出，前几口，随着 时间的延长，电池的光电转化效率衰减很快，随后，趋于平缓，当在第14日进行测量的时候，其I-V曲线基本与第 10 口所测得的一致，也就是说，在电池制作完成10天后，其性能基本保持稳定不变，此时的效率约为0.7%1.8i161.4120406080光强（mW/cm2）系列1 系列2 系列3 系列5 系列6 .系列7图5光电转换效率随光照强度变化折线图图5是7个样品在光照强度为20, 40, 60和8

5、0mW/cm2时的最佳光电转换效率折线图（在图中分别为系列1至7）, 其中，除去出现明显偏差的4号样品（即系列4,图中未表示）后，可以看到，在某一光强P。以下（-40mW/cm2）,随 着光强的增强，染料敏化太阳能电池的转化效率下降，当光强大于P。后，PEC随光强的增强明显上升。但总体上, 效率提高的幅度不大。（为什么会先卜-降后上升？等待师兄的文献中。或者咱们自己找找？全英文的，偶表示有 点招架不了，晓涵应该么问题滴“）但可以预测，在一定光强范围内（大于80mW/cm2）,随着光照强度的进一步增 大，染料敏化太阳能电池的转化效率也还会继续提高，超过该范围后，其效率可能不再增长，出现饱和甚至还有可 能下降（光照过强导致电池内部成分被破坏）。考虑到实际的应用，地球表面可以得到的太阳光的光照强度约为 （684W/m2,太阳常数是1368W/n大气对太阳辐射的吸收大约占其总能量的一半，故照射到底面的值约为太阳常数 的一半，即68.4mW/cm2）,该电池的效率仅能在1.5%2.0%