KI和18-C-6的配合物在染料敏化太阳电池中的应用研究

【作者】 史成武； 王孔嘉； 戴松元； 胡林华； 孔凡太；

【机构】 中科院等离子体物理研究所；

【摘要】 本文研究了电解质溶液中KI和18-C-6配合物([K 18-C-6])的浓度、Lil的浓度、4-叔丁基吡啶(TBP)对染料敏化太阳电池(DSCs)光伏性能的影响。发现[K 18-C-6]I的浓度为0.5mol·dm-3时,DSCs的光电转换效率最高,这与[K 18-C-6]I在3-甲氧基丙腈(MePN)中的电导率结果是一致的(见图1)。即此时溶液中游离的Γ浓度较大,且溶液的粘度增加较少;如果再增火[K 18-C-6]I的浓度,则增加的[K 18-C-6]I可能不发生离解,或者虽然能够离解,但溶液的粘度增加较多,溶液的电导率不再增大,而溶液的粘度增大,将不利于I3-在其中的扩散。此外,在电解质溶液中加入LiI,可明显提高DSCs的短路电流密度;加入TBP,可明显提高DSCs的开路电压和填充因子。另外,我们还利用超微铂电极和循环伏安法研究了在MePN中,[K 18-C-6]I和1,2-二甲基-3-丙基咪唑碘(DMPII)对I3-/I-氧化还原性能的影响,发现在循环伏安图(见图2)中[K 18-C-6]I的阳极稳态扩散电流大于DMPⅡ,而相应DSCs的短路光电流密度也是[K 18-C-6]I高于DMPⅡ(见图3)。而且,在DMPⅡ和[K 18-C-6]I的MePN溶液中I3-的扩散系数分别为3.8×10-6 cm2/s和2.3×10-6cm2/s。由于DMPⅡ中I3-的扩散系数要大于[K 18-C-6]I中I3-的扩散系数,因此含DMPⅡ的DSCs工作时TiO2膜中I3-的浓度要低于[K 18-C-6]I,则I3-与TiO2的导带电子复合相应的要少,所以DSCs的填充因子也是DMPⅡ高于[K 18-C-6]I,这说明I3-的扩散是影响DSCs填充因子的重要因素,进而强烈影响着DSCs的光电转换效率。更多还原