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应用于介观太阳能电池再生过程的扫描电化学显微镜研究

Getachew Alemu Anshebo  
【摘要】:在染料敏化太阳能电池中,染料的再生动力学常数取决于电解液界面上氧化态染料再生与光生电子逆向复合的竞争关系。通过扫描电化学显微镜(SECM)的反馈模式,本论文研究了被光激发后的氧化态染料分了在碘离子和有机多硫电解液中的还原再生动力学过程。 在p型的染料敏华太阳能电池中,其光电转换效率主要由光阳极的空穴注入效率和染料/电解液界面上的染料再生速率决定。本论文通过扫描电化学显微镜的反馈模式测试了在染料在介孔CuCrO:薄膜上的光化学再生动力学过程。通过测试P1和C343染料在碘离子和多硫电解液中的再生过程发现,染料在多硫电解液中的再生动力学常数更大,即再生速率更快,表明多硫电解液应用于p型染料敏华太阳能电池中可有效改善其工作特性。此外,本论文测试了NiO介孔薄膜上吡啶环基团染料在碘离子和有机多硫电解液中的再生动力学过程,测试结果表明,在多硫电解液中染料的再生速率更快,且吡啶环基团作为染料在p型染料电池中具有很好的应用前景。同时发现带有羧酸基团的染料其再生速率更快,即吡啶环中的吸附基团影响了染料的再生速率常数。为了更进一步了解染料的再生过程,本论文测试了NiO薄膜上P1染料在碘离子电解液中再生动力学过程,分析了光强、电解液浓度和溶剂对染料再生过程的影响,并得到了相关的再生动力学参数,如异质速率常数(Keff)还原速率常数(Kred)和激发截面(φhv) 基于钙钛矿电池的广泛研究,本论文通过扫描电化学显微镜测试有机金属卤族钙钛矿(MAPbl3)在不同半导体氧化物薄膜(如n型的二氧化钛、p型氧化镍)上的再生动力学过程,首次报道了钙钛矿较比传统敏化剂更高的再生速率常数和激发截面积。


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