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SiO2 Opal光子晶体结构周期数对TiO2染料敏化太阳能电池光电性能的影响

         

摘要

The effect of photonic-crystals(PC)periodicity on the photoelectric performance of dye-sensitized solar cells was studied. The anodes of solar cells was the N719 dye-sensitized nanocrystalline TiO2 film which was coupled with one layer of SiO2 Opal PC with different periodicity. The periodicity of SiO2 PC was controlled by the concentration of silica suspension in vertical deposition. It was shown that the Short circuit current density(ISC)and the energy conversion efficiency(Eff)of the DSSC increased with the SiO2PCs periodicity. When the SiO2Opal increased to 20 layers,compared with reference film,ISC andEff increased by 91% and 164%,respectively. The results of IPCE analysis indicated that the improved performance of DSSCs was mainly attributed to the enhanced light-harvest of the N719 dye near 530nm by the light reflection at photonic band gap and photon localization of SiO2 Opal. The Photonic crystal can effectively improve the light-harvest at the photonic band gap. The more the periodicity of the PC is,the stronger the effect of its photon localization is.%通过在N719敏化的纳米晶二氧化钛膜上耦合SiO2 Opal光子晶体,以此复合膜为光阳极,以敏化二氧化钛与无序SiO2的复合膜为参比膜,考察了SiO2 Opal光子晶体结构周期数对电池光电性能的影响.SiO2 Opal光子晶体的结构周期数由制备光子晶体时的沉积液浓度控制.实验结果表明复合光子晶体后,电池的短路电流密度ISC和能量转化效率Eff明显提高,且光子晶体周期数越多,提高率越大,当SiO2 Opal结构周期数增加至20层时,ISC和Eff与参比膜相比分别增加了91%和164%.IPCE分析表明光电性能提高的原因在于当光子晶体带隙与N719吸收峰重合时,利用光子带隙反射与光局域效应可提高N719对波长530nm光的吸收率.即光子晶体可有效提高吸光材料在光子带隙处的吸光率,且随着光子周期数增加,提升效果越显著.

著录项

  • 来源
    《化工进展》 |2017年第3期|881-886|共6页
  • 作者单位

    武汉工程大学化工与制药学院,绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉 430205;

    中国石油大学(北京)化学工程学院,重质油国家重点实验室,北京 102249;

    武汉工程大学化工与制药学院,绿色化工过程省部共建教育部重点实验室,湖北省新型反应器与绿色化学工艺重点实验室,湖北武汉 430205;

    中国石油大学(北京)化学工程学院,重质油国家重点实验室,北京 102249;

    中国石油大学(北京)化学工程学院,重质油国家重点实验室,北京 102249;

    中国石油大学(北京)化学工程学院,重质油国家重点实验室,北京 102249;

    中国石油大学(北京)化学工程学院,重质油国家重点实验室,北京 102249;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类 化学现状与发展;
  • 关键词

    二氧化硅; 太阳能; 纳米材料; SiO2Opal光子晶体; 结构周期数; 纳米晶TiO2; 染料敏化电池;

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