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粗糙与有限分形染料敏化太阳能电池的IMPS理论

DOI：10.1149/2.0091905jes 期刊：Journal of The Electrochemical Society 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:23:52
摘要： 我们建立了一个适用于均匀光照下染料敏化太阳能电池（DSSC）随机形貌的强度调制光电流谱（IMPS）广义理论模型。通过粗糙度功率谱密度推导出无序半导体/导电玻璃界面的广义IMPS表达式。表面粗糙度对DSSC动态响应的影响源于特征性唯象尺度与形貌尺度的耦合效应。通过对有限自仿射分形结构的IMPS响应进行详细分析，揭示了粗糙度诱导的异常现象及光电流增强机理。粗糙DSSC的IMPS呈现三个特征频率区间：载流子寿命主导的低频区、表面不规则性主导的中频幂律区以及扩散控制的高频区。该理论有助于理解普遍存在的表面无序对载流子动力学与输运过程的影响。
作者： Rama Kant，Niladri Roy Chowdhury，Shruti Srivastav
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研究概述 实验方案

研究目的

为均匀光照下染料敏化太阳能电池（DSSC）中随机形貌建立强度调制光电流谱（IMPS）的广义理论模型，考虑表面粗糙度及其对动态响应的影响。

研究成果

所建立的理论模型成功捕捉了由表面粗糙度引起的异常IMPS响应，识别出三个特征频率区间，并强调了分形形貌参数的作用。该研究为载流子动力学和反应动力学提供了见解，对通过界面改性提高染料敏化太阳能电池效率具有启示意义。

研究不足

该模型假设表面为弱且平缓的波动以进行扰动分析，仅适用于具有快速电子提取动力学的扩散控制过程，且未考虑实验验证或除广义参数之外的特定材料特性。

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