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成像MK-2、N3、N749和SQ-2染料···TiO?界面中的染料聚集现象，这些界面代表染料敏化太阳能电池的工作电极
摘要： 染料敏化太阳能电池（DSSCs）是下一代光伏技术的有力竞争者，尤其适用于太阳能窗户等利基应用。该电池性能对吸附于TiO?等宽带隙半导体表面的染料敏化剂极为敏感，这些表面共同构成工作电极。此类表面的敏化方式将影响最终的染料-TiO?界面结构，进而决定工作电极的工作性能。特别是从纳米尺度理解敏化过程，最终有助于提升DSSC器件功能。本研究采用原子力显微镜（AFM）观测染料-TiO?界面结构的纳米级形成过程，以四种知名DSSC染料吸附于非晶态TiO?基底为例：两种钌基染料（N3和黑染料N749）、硫苯基咔唑有机染料MK-2以及两性离子方酸菁染料SQ-2。研究发现所有四种染料在敏化TiO?时均呈现某种聚集形态，其空间分布展现出独特的纳米聚集体特征——N749、N3和MK-2的颗粒簇会线性排列成纳米聚集体链，而SQ-2生色团簇则在非晶态TiO?基底上随机分布。即使采用百倍稀释的染料敏化浓度制备这些染料-TiO?界面，这种纳米颗粒结构组装仍持续存在。通过研究N749染料聚集程度随敏化时间的变化规律，追踪到N749聚集体在首小时内开始形成，并在5小时内完成聚集。观测到的大范围染料纳米聚集体表明，染料-染料相互作用的重要性远超先前认知，其空间分布特性与染料分子的不同聚集模式相关。这些纳米结构特征无疑会影响DSSC的性能表现。
关键词： 聚集，N749，染料敏化太阳能电池，原子力显微镜，N3，SQ-2，MK-2
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过钌(II)基N749染料与有机敏化剂RK1共敏化提升染料敏化太阳能电池的性能
摘要： 本研究报告旨在通过共敏化方法提升染料敏化太阳能电池（DSSCs）的光伏性能，并探究有机共敏化剂浓度对所制备电池整体效率的影响。采用钌(II)基染料N749与有机敏化剂RK1的共敏化方案时，电池整体效率达8.15%。通过紫外-可见光谱、电化学阻抗谱(EIS)、入射光子-电子转换效率(IPCE)及电流-电压(I-V)特性对电池进行评估。有机共敏化剂浓度对DSSC性能具有显著影响：当RK1浓度为0.2 mM、N749浓度为0.3 mM时，标准光照条件(AM1.5G，100 mW/cm2)下测得最佳参数：短路电流密度Jsc=19.45 mA/cm2，开路电压Voc=688 mV，填充因子FF=61%，功率转换效率PCE=8.15%。该共敏化电池效率显著优于单一染料敏化电池[N749(4.94%)和RK1(5.76%)]。效率提升源于共敏化体系中电子-空穴复合速率降低、I?/I??竞争吸收减弱以及染料聚集程度下降的协同效应。
关键词： 共敏化、效率、钌(II)基染料(N749)、光伏、有机敏化剂(RK1)、染料敏化太阳能电池(DSSC)
更新于2025-09-23 15:19:57