【基于三碳电极的高效(超过10%)并联叠层染料敏化太阳能电池】染料敏化太阳能电池(DSSCs)具有成本低、工艺简单、转换效率高和环境友好等优点,被认为是最有希望取代传统硅基太阳能电池的光伏器件之一。对电极作为重要部件,主要是富集外电路中的电子并将其转移到电解质中,实现电解质的还原再生。Pt作为传统的对电极材料,具有良好的导电性和催化性能。但因其价格昂贵,且在辐照下易与碘发生反应,不利于DSSCs的可持续应用。因此,需要寻找价格低廉、催化性能优良的非Pt材料。到目前为止,纳米碳已成为最有发展前景的材料之一。
碳纳米管(CNTs)是一种具有高稳定性、耐化学性、导电性和比表面积的纳米碳材料。CNTs可分为单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)。SWCNTs是由单层石墨烯薄片卷曲而成,而MWCNTs包含多层同轴石墨烯薄片;碳黑用作无铂对电极也表现出很高的三碘化物催化性能,这是因为它的晶体边缘有大量的催化活性位点;石墨作为碳的另一种同素异形体,是一种自然形成的高导电性、高催化性的有趣材料。
在实际的器件应用中,染料敏化的光阳极和Pt对电极具有半透明特征,会损失大量的光。组装叠层结构器件是充分利用入射光和提高光伏性能的有效途径,其包括串联和并联两种方式。串联叠层最显著的优点是开路电压明显增加。而并联叠层,则可提升DSSCs的短路电流密度。
华东理工大学武文俊课题组在本文结合MWCNTs电子传输动力学高、炭黑(CB)晶界有丰富的催化位点、石墨(MG)优异的导电性和催化活性等优点,开发了一种用于DSSC器件的三组分碳(tri-carbon)电极材料。用tri-carbon电极、Pt电极和两个N719敏化光阳极组装了并联叠层DSSC器件(如图1),获得了高达10.26%的光电转换效率PCE(Voc = 0.70 V, Jsc = 19.99 mA/cm2,FF = 73.33%)。这为发展低成本、高性能的DSSCs开辟了一条新的途径。
详情请点击:https://t.cn/A6X3jWsE
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文章信息:Wu Shao, Wenjun Wu. High-Efficiency (over 10%) Parallel Tandem Dye-Sensitized Solar Cells Based on Tri-Carbon Electrodes. Trans Tianjin Univ, 2022:https://t.cn/A6X3jWsm
碳纳米管(CNTs)是一种具有高稳定性、耐化学性、导电性和比表面积的纳米碳材料。CNTs可分为单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)。SWCNTs是由单层石墨烯薄片卷曲而成,而MWCNTs包含多层同轴石墨烯薄片;碳黑用作无铂对电极也表现出很高的三碘化物催化性能,这是因为它的晶体边缘有大量的催化活性位点;石墨作为碳的另一种同素异形体,是一种自然形成的高导电性、高催化性的有趣材料。
在实际的器件应用中,染料敏化的光阳极和Pt对电极具有半透明特征,会损失大量的光。组装叠层结构器件是充分利用入射光和提高光伏性能的有效途径,其包括串联和并联两种方式。串联叠层最显著的优点是开路电压明显增加。而并联叠层,则可提升DSSCs的短路电流密度。
华东理工大学武文俊课题组在本文结合MWCNTs电子传输动力学高、炭黑(CB)晶界有丰富的催化位点、石墨(MG)优异的导电性和催化活性等优点,开发了一种用于DSSC器件的三组分碳(tri-carbon)电极材料。用tri-carbon电极、Pt电极和两个N719敏化光阳极组装了并联叠层DSSC器件(如图1),获得了高达10.26%的光电转换效率PCE(Voc = 0.70 V, Jsc = 19.99 mA/cm2,FF = 73.33%)。这为发展低成本、高性能的DSSCs开辟了一条新的途径。
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不同膜厚LEC的光伏特性(LiOTF为器件结构)
下图一是不同膜厚LEC室温下的光伏特性曲线。这些不同厚度的膜是通过选 择相同体积(45uL)的LEC溶液,不同旋转速度1500 rps、2000 rps及3500 rps而得 到的。转速越大,复合膜越薄。器件结构:ITO/MEH.PPV:PEO: LiCF3S03脚。工 作面积为6 mm2,测试光源为10mW/cm2LED灯,光伏响应通过Keithley2400测得。 测试方法是先用直流电源为LEC加4 V预置电压2 min,然后撤掉该电压,用10 mW/cm2LED照射工作点,同时用Keitllley2400对器件进行扫描,电压范围是.1~ 1.5 V。结合图一和表图二可以看出,当膜厚~200nm时,器件的Voc=O.025 V, 转换效率在10的负五数量级,比其它两个厚度小两个数量级,光伏响应非常小。当厚 度~300 nm时,Voc=1.375 V,Jsc=5.7l×10~A/cm2,似%)=O。0013。当膜厚~1000 am时,器件的Voc、Jsc及T(%)比膜厚~300mn时都小了一倍。
理论上LEC的性能对膜厚是不敏感的。但是涉及到室温下P.n结的形成以及 离子的迁移,如果对不同膜厚的LEC用相同的预置电压以及施加电压的时间,对 于三明治结构的器件,在厚膜内阴阳离子移动到电极所需的时间就会长一点,厚 膜P.n结的形成自然会比薄膜的慢一点。
https://t.cn/A6fzSVho
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