染料敏化太阳能电池关键参数的理论研究及新型有机染料的设计
发布时间：2021-03-25 09:12
染料敏化太阳能电池（DSC）的器件参数是评估其性能的重要依据,如短路电流密度(JSC)、开路电压(VOC)和能量转换效率（PCE）等。这些关键参数在实验上比较容易测量,然而,到目前为止仍然没有统一的有效的理论模型来评估这些关键参数,即理论研究严重滞后于实验。因此,理论上很难得到有效的能和实验匹配良好的关键参数,导致了在DSC的发展过程中没有形成理论对实验的强有力的指导作用和DSC性能提高缓慢。于是,寻求一种能够精确计算这些关键参数的计算方法,形成理论和实验相辅相成的局面,解决目前DSC在理论上指导实验的滞后局面是理论研究的当务之急。本文首先从能级修正的角度提出了一种新的计算方法（模型）,该模型摒弃了传统模型采用的不够精确的时间参量和经验参量,从机理上保障了理论计算的精度和适用性。接着,选取了多种经典的有代表性的染料L0、L1、L2、WS-2、WS-92和C281等分别敏化的DSC,并利用密度泛函理论来检验这一新模型的精度和适用性。结果表明,JSC、VOC和PCE的最大误差分别是1.85 mA·cm<...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
染料敏化太阳能电池结构示意图
第 3 章 新型计算模型的验证（b）在 MS7.0 中构建以（101）面为表面的 TiO2周期性结构模型，并添加足够的真空层。这一模型是 DSC 的 TiO2基底的量化模型。将 TiO2模型的结构参数通过 CASTEP 模块导出，并经过简单的处理生成 VASP 可识别的坐标文件。（c）在 VASP 4.2 中进行 TiO2模型的结构优化和静态自洽计算，充分优化的TiO2以备用于染料的吸附。接着将优化好的 TiO2经简单处理生成 MS 可识别的结构文件。
且在TiO2的几何结构优化和静态计算过程中设置为2×2×1，在T者写作 dye-TiO2）的有关计算中都设置为 1×1×1。离子间相互作用的不超过 0.01eV/ 。我们发现在+U 修正中，当 U=6.0eV 和 J=0.5eV 时 和晶格参数和带隙值都是比较合适的。模型在 JD-DSC 中的应用研究方便，在模型检验初始阶段和模型建立阶段，我们主要使用了文献 的实验数据和理论数据，对新模型进行检验和调整。本文在这一阶段薇，孟胜等关于 JD 系列染料（JD21、JD26 和 JD32）的理论研究成果[. Delcamp, Aswani Yella 和 Michael Gr tzel 等关于 JD 系列染料（JD2JD26 没有充分的实验数据）的实验研究成果[45]。具体的操作是，将关于料的理论计算数据和部分实验数据代入本文提出的新型计算模型，然得的 DSC 的光伏性能参数与实验值进行对比和分析，同时在必要的情型进行微量调整。
【参考文献】：
期刊论文
[1]染料敏化太阳能电池中低染料吸附浓度下的界面电荷复合效应[J]. 唐笑,汪禹汛. 化学学报. 2013(02)
[2]染料敏化太阳能电池的研究进展[J]. 陈炜,孙晓丹,李恒德,翁端. 世界科技研究与发展. 2004(05)
[3]对太阳电池I-V曲线进行拟合的数论方法[J]. 徐林,崔容强,庞乾骏,丁正明,孙铁囤,黄燕,陈东,徐秀琴,王永东. 太阳能学报. 2000(02)
博士论文
[1]固体染料敏化太阳能电池的电荷传递与复合反应研究[D]. 方燕翎.浙江大学 2015
本文编号：3099442
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
染料敏化太阳能电池结构示意图
第 3 章 新型计算模型的验证（b）在 MS7.0 中构建以（101）面为表面的 TiO2周期性结构模型，并添加足够的真空层。这一模型是 DSC 的 TiO2基底的量化模型。将 TiO2模型的结构参数通过 CASTEP 模块导出，并经过简单的处理生成 VASP 可识别的坐标文件。（c）在 VASP 4.2 中进行 TiO2模型的结构优化和静态自洽计算，充分优化的TiO2以备用于染料的吸附。接着将优化好的 TiO2经简单处理生成 MS 可识别的结构文件。
且在TiO2的几何结构优化和静态计算过程中设置为2×2×1，在T者写作 dye-TiO2）的有关计算中都设置为 1×1×1。离子间相互作用的不超过 0.01eV/ 。我们发现在+U 修正中，当 U=6.0eV 和 J=0.5eV 时 和晶格参数和带隙值都是比较合适的。模型在 JD-DSC 中的应用研究方便，在模型检验初始阶段和模型建立阶段，我们主要使用了文献 的实验数据和理论数据，对新模型进行检验和调整。本文在这一阶段薇，孟胜等关于 JD 系列染料（JD21、JD26 和 JD32）的理论研究成果[. Delcamp, Aswani Yella 和 Michael Gr tzel 等关于 JD 系列染料（JD2JD26 没有充分的实验数据）的实验研究成果[45]。具体的操作是，将关于料的理论计算数据和部分实验数据代入本文提出的新型计算模型，然得的 DSC 的光伏性能参数与实验值进行对比和分析，同时在必要的情型进行微量调整。
【参考文献】：
期刊论文
[1]染料敏化太阳能电池中低染料吸附浓度下的界面电荷复合效应[J]. 唐笑,汪禹汛. 化学学报. 2013(02)
[2]染料敏化太阳能电池的研究进展[J]. 陈炜,孙晓丹,李恒德,翁端. 世界科技研究与发展. 2004(05)
[3]对太阳电池I-V曲线进行拟合的数论方法[J]. 徐林,崔容强,庞乾骏,丁正明,孙铁囤,黄燕,陈东,徐秀琴,王永东. 太阳能学报. 2000(02)
博士论文
[1]固体染料敏化太阳能电池的电荷传递与复合反应研究[D]. 方燕翎.浙江大学 2015
本文编号：3099442
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3099442.html
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