染料敏化太陽(yáng)能電池的組裝與測(cè)試

染料敏化太陽(yáng)能電池的組裝與測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹空莆杖玖厦艋?yáng)能電池的組裝工藝。掌握染料敏化太陽(yáng)能電池性能的測(cè)試方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)【實(shí)驗(yàn)原理】Photovoftage/mV圖1DSSC的Photovoftage/mV圖1DSSC的I-V特性曲線及主要評(píng)價(jià)指標(biāo)12-_'DSSC的性能測(cè)試目前通用的是使用輻射強(qiáng)度為100mW/cm2的模擬太陽(yáng)光即AM1.5太陽(yáng)光標(biāo)準(zhǔn)。評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)包括：開(kāi)路電壓(Voc)、短路電流密度(Isc)、填充因子(FF)、單色光轉(zhuǎn)換效率(IPCE)和總光電轉(zhuǎn)換效率(n)1、開(kāi)路電壓開(kāi)路電壓Voc：即將太陽(yáng)能電池置于AM1.5光譜條件、100mW/cm2的光源強(qiáng)度照射下，在兩端開(kāi)路時(shí)的輸出電壓值。2、 短路電流短路電流Isc：就是將太陽(yáng)能電池置于AM1.5光譜條件、100mW/cm2的光源強(qiáng)度照射下，在輸出端短路時(shí)，流過(guò)太陽(yáng)能電池兩端的電流值。3、 最大輸出功率太陽(yáng)能電池的工作電壓和電流是隨負(fù)載電阻而變化的，將不同阻值所對(duì)應(yīng)的工作電壓和電流值做成曲線就得到太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線。如果選擇的負(fù)載電阻值能使輸出電壓和電流的乘積最大，即可獲得最大輸出功率，用符號(hào)Pm表示。此時(shí)的工作電壓和工作電流稱(chēng)為最佳工作電壓和最佳工作電流，分別用符號(hào)Um和Im表示。4、 填充因子太陽(yáng)能電池的另一個(gè)重要參數(shù)是填充因子FF(fillfactor)，它是最大輸出功率與開(kāi)路電壓和短路電流乘積之比。FF是衡量太陽(yáng)能電池輸出特性的重要指標(biāo),

是代表太陽(yáng)能電池在帶最佳負(fù)載時(shí)，能輸出的最大功率的特性，其值越大表示輸出功率越大。FF的值始終小于1。串、并聯(lián)電阻對(duì)填充因子有較大影響。串聯(lián)電阻越大，短路電流下降越多，填充因子也隨之減少的越多；并聯(lián)電阻越小，其分電流就越大，導(dǎo)致開(kāi)路電壓就下降的越多，填充因子隨之也下降的越多。5、轉(zhuǎn)換效率n太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率指在外部回路上連接最佳負(fù)載電阻時(shí)的最大能量轉(zhuǎn)換效率，等于太陽(yáng)能電池的輸出功率與入射到太陽(yáng)能電池表面的能量之比。太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是衡量電池質(zhì)量和技術(shù)水平的重要參數(shù)，它與電池的結(jié)構(gòu)結(jié)特性、材料性質(zhì)、工作溫度、環(huán)境變化等有關(guān)。6、量子效率對(duì)于光電轉(zhuǎn)換器件經(jīng)常用單色光光電轉(zhuǎn)換效率IPCE來(lái)衡量其量子效率，IPCE定義為單位時(shí)間內(nèi)外電路中產(chǎn)生的電子數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)入射單色光電子數(shù)之比?！緝x器與試劑】一、儀器設(shè)備太陽(yáng)能電池I-V特性測(cè)試儀、太陽(yáng)能電池IPCE測(cè)試系統(tǒng)、超聲波清洗器、多功能萬(wàn)用表、紅外線燈、導(dǎo)電玻璃、臺(tái)鉆等。二、試劑材料已制備的各種關(guān)鍵材料、電解液、氯鉑酸、無(wú)水乙醇、乙腈、去離子水等?！緦?shí)驗(yàn)步驟】一、對(duì)電極的制備切割與光陽(yáng)極面積相同的FTO導(dǎo)電玻璃，在其一角打孔。然后在上面滴一滴氯鉑酸乙醇溶液，待乙醇揮發(fā)后，400°C熱分解制備Pt納米顆粒催化劑，獲得Pt對(duì)電極。

圖3圖3打孔與制作對(duì)電極操作圖二、DSSC電池組裝本項(xiàng)目中所用電池在進(jìn)行光電性能測(cè)試之前均封裝，如圖4、5、6所示：將染料敏化的TiO2膜電極和Pt對(duì)電極用熱熔化Surlyn樹(shù)脂薄膜粘接起來(lái)，然后將電解液從Pt對(duì)電極預(yù)留的小孔中注入，再用Surlyn樹(shù)脂薄膜將小孔密封，即得到DSSC器件,此時(shí)可以萬(wàn)用表初步測(cè)試所制作的DSSC在室內(nèi)光下的開(kāi)路電壓,判斷其質(zhì)量。sealinggasketpress&heat〔丨.■〔〔■■〔sealinggasketpress&heat〔丨.■〔〔■■〔 "vacuumfilling〔 °countorelnctrndcsimulatndsunlight mask otestse^ltheholeinakpcontact圖4DSSC組裝流程示意圖圖5Surlyn切割與覆蓋以及電極對(duì)粘操作圖圖5Surlyn切割與覆蓋以及電極對(duì)粘操作圖圖6電解液灌裝與電池封裝操作圖圖7實(shí)驗(yàn)室組裝的DSSC以及通過(guò)萬(wàn)用表簡(jiǎn)單判斷DSSC質(zhì)量三、光電性能測(cè)試用太陽(yáng)能電池I-V特性測(cè)試儀測(cè)定DSSC的I-V特性曲線。太陽(yáng)能電池IPCE測(cè)試系統(tǒng)測(cè)定DSSC的量子效率。【數(shù)據(jù)記錄與處理】（1） 實(shí)驗(yàn)各步驟現(xiàn)象照片、產(chǎn)物/樣品照片、文字記錄和分析。（2） 總結(jié)DSSC的組裝過(guò)程，提出改進(jìn)建議，如材料選擇、工藝流程、技術(shù)方法等方面。分析DSSC的I-V特性曲線。獲得開(kāi)路電壓(Voc)、短路電流密度(Isc)、填充因子(ff)、總光電轉(zhuǎn)換效率(n等數(shù)據(jù)，將各性能參數(shù)的實(shí)測(cè)值與文獻(xiàn)值對(duì)比，評(píng)價(jià)DSSC的質(zhì)量，分析差別原因。分析DSSC的IPCE曲線。將實(shí)測(cè)曲線與文獻(xiàn)曲線對(duì)比，評(píng)價(jià)DSSC的質(zhì)量，分析N719等染料的吸光特點(diǎn)及提高DSSC轉(zhuǎn)換效率的途徑?！狙a(bǔ)充資料】S