大面积染料敏化太阳能电池的研究

【摘要】：染料敏化太阳能电池（Dye-Sensitized Solar Cell，简称DSC）的历史可以追溯到二十年前。就发展历史而言，是一种在实验室已经相对成熟的技术。由于其制造成本低廉，工艺简单，效率已稳定突破10%，DSC在新型太阳能电池中的前景被普遍看好。然而，在DSC从实验室走向产业化的过程中出现了许多瓶颈，比如效率下降严重，长期稳定性不佳，成为制约其实用化的重要因素。 大面积DSC的制作是DSC产业化的重要环节。DSC模块的设计与制作是大面积DSC制作的核心技术。目前DSC模块内连接的主要方式有并联，W–型串联和Z–型串联。针对串并联两种特性的模块内连接方式，首先利用由水热法制备的TiO_2配置而成的丝网印刷用浆料制备光阳极，在研究了优化的TiO_2光阳极介孔膜厚度，合适的基板和光阳极膜表面处理方式和染料加温浸泡工艺之后，制作了大面积并联模块和W–型串联模块。通过测试具有不同的电极，栅线以及封装尺寸的单电池，可以得到使单电池的效率最大的优化尺寸设计。通过多块模块串并联得到的电池组能够驱动小型器件的工作。 理论计算对于DSC模块的设计具有重要的指导意义。首先建立合适的模型，并且通过已知的实验数据拟合出模型中难以通过实验直接得到的参数。在拟合出的结果的基础上，将模型推广到模块的设计中，从而预测不同的模块设计的性能。通过不同设计模块的性能比较，可以得到各种模块的电极最优化设计。可靠的模型可以节约大量的时间和成本，并且指导模块的优化设计。