染料敏化太阳能电池的稳定性研究

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目前硅基太阳能电池是市场上最普遍应用的太阳能电池,但是它不仅成本较高,而且污染环境,染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种成本低、制造工艺简单、可制成大面积又环保的新型光电化学电池。随着对染料敏化太阳能电池的研究日趋成熟,人们已经尝试应用到生产生活中,因此对其的稳定性的研究是至关重要的。本文在详细分析了DSSC的结构及工作原理的基础上,对其制备过程中各结构单元对DSSC稳定性的影响也进行了介绍,并且引出了影响DSSC稳定性的关键参数,短路电流(Isc)、开路电压(Voc)、填充因子(FF)、光电转换效率(η)等。本文通过实验研究了以下几个方面对DSSC稳定性的影响:首先,封装方式在很大程度上影响了DSSC的稳定性,实验中研究了沙林膜封装、紫外固化环氧树脂封装以及双层封装,将三种封装方法制备的器件放置在自然环境中六个月,进行牢固度的比较,发现双层封装的器件相对比较稳定,然后将双层封装的电池在80℃加热老化后测试了其稳定性;其次,讨论了染料对DSSC稳定性的影响,通过比较,在实验中选择了染料N3,为了提高染料N3的热稳定性,设计和合成了具有更高稳定性的新型染料分子A22;然后,通过对DSSC在光浴室温条件和光浴高温条件下进行测试,对测量参数短路电流(Isc)、开路电压(Voc)、填充因子(FF)、光电转换效率(η)进行分析,讨论影响DSSC稳定性的因素,通过两种环境下性能的比较,发现提高DSSC的热稳定性至关重要;最后,对染料A22和染料N3制备的器件在光浴室温和光浴高温条件下进行了性能测试,新结构的染料分子A22在温度特性上,具有与常用的N3染料可比拟的优良特性,表明这样的设计对DSSC热稳定性的提高有一定的合理性。本文的研究结果不仅提供了影响DSSC稳定性的研究数据,也为改善电池的性能提供了有利的参考。
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