一种染料敏化太阳能电池电子寿命分布的测量方法

摘要

一种染料敏化太阳能电池电子寿命分布的测量方法，通过在一定入射光波长下改变光强对染料敏化太阳能电池的开路电压、短路电流、电子电量进行准连续测定，并依据染料敏化太阳能电池中电解质的氧化还原电势得到纳米多孔薄膜表面态电子的寿命分布。本发明的优点是：该测量方法可以获得处于不同能级的光生电子的电子寿命，有助于进一步研究染料敏化太阳能电池中多孔薄膜的界面电子转移机制，为研究多孔二氧化钛薄膜界面电子转移提供了可靠地表征手段，对高效染料敏化太阳能电池的设计和开发具有重要指导意义。

主权项

一种染料敏化太阳能电池电子寿命分布的测量方法，其特征在于步骤如下：1)选取波长为525nm的单色LED作为入射光光源，光源的输出光功率为0‑100mW cm^‑2并连续可调，使用通光孔调节光斑大于等于染料敏化太阳能电池的薄膜面积，并将入射光光斑均匀覆盖在染料敏化太阳能电池的光阳极或对电极表面；2)在输出光功率范围内，设定由低到高均匀选取的一系列的n个入射光强度，n的范围是10‑100；3)固定LED光源的输出功率为选定的入射光强I₀ⁱ，其中i表示准连续测量的采样点序号，将受光的染料敏化太阳能电池置于开路状态，待电池的状态稳定后，测量电池的开路电压V_ocⁱ和电子电量Qⁱ，然后将电池置于短路条件，待电池的状态稳定后，测量电池的短路电流j_scⁱ；4)重复步骤3)的操作，按照光强由小到大的顺序，以准连续方式测量步骤2)设定的所有入射光强度下的开路电压V_ocⁱ、电子电量Qⁱ和短路电流j_scⁱ；5)采用三电极循环伏安技术测量染料敏化太阳能电池所使用的电解液的氧化还原电势E_F,redox；6)依据步骤3)‑5)获得的测量结果，分别利用公式(1)和公式(2)计算光生电子的电子寿命分布τ(Eⁱ)及其对应的能级Eⁱ，$\tau \left(E^i\right)=\frac{Q^{i+1}-Q^i}{j_{\mathrm{sc}}^{i+1}-j_{\mathrm{sc}}^i}---\left(1\right)$$E^i=\frac{1}{2}(V_{\mathrm{oc}}^{i+1}+V_{\mathrm{oc}}^i)+E_{F,\mathrm{redox}}---\left(2\right).$