人工晶体学报

作者：程友良, 集鑫锋, 刘萌

单位：1.华北电力大学动力工程系,保定 071003; ；2.华北电力大学河北省低碳高效发电技术重点实验室,保定 071003; ；3.华北电力大学保定市低碳高效发电技术重点实验室,保定 071003

关键词：染料敏化太阳能电池,载流子传输模型,薄膜厚度,入射光强度,吸收系数,数值模拟,光电转换,

基金：国家自然科学基金重点项目(11232012);中央高校基本科研业务费专项资金(2018QN082)

由于在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell, DSSC)中存在染料弛豫、半导体薄膜中电子与氧化态染料分子发生反应和电子在电解质中与氧化态离子复合等不利反应,利用一个更完善的DSSC载流子传输模型对电池的光电性能进行模拟就显得非常重要。为此,本文基于由多重俘获理论建立的DSSC中的包括电子、染料阳离子、碘化物和三碘化物在内的载流子传输模型,数值模拟得到了不同TiO2薄膜厚度、不同入射光强度与不同染料分子吸收系数下DSSC的J-V曲线。结果表明,随着TiO2薄膜厚度的增加,太阳能电池的短路电流密度增大,开路电压减小,光电转换效率先增大后减小。当DSSC的TiO2薄膜厚度为20 μm时,光电转换效率达到最大值7.41%,同时光电转换效率随入射光强度与染料分子吸收系数的增大均有一定程度提高,其中在吸收系数为4 500 cm-1时,光电转换效率为6.73%。以上结果可以为改进DSSC的光电性能提供理论指导。

来源：2022年第4期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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