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工作汇报. 指导老师：冯亚青 学生：杨雁博 2012. 11 .10. 主要工作. 学习交流阻抗（ EIS ）的测试，并结合 DSSC 光电转化效率进行解释 EIS 测试在 DSSC 领域的应用 采用不同工艺制备的 DSSC 的阻抗 不同 TiO 2 薄膜厚度的阻抗 致密层对 DSSC 的阻抗的影响. 交流阻抗谱 （ EIS ）在 DSSC 中的应用. 电化学阻抗谱方法是一种以小振幅正弦波电位（或电流）为扰动信号的电化学测试方法. X: 激励信号 频率为 ω 的正弦波电流信号

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Presentation Transcript

  1. 工作汇报 指导老师：冯亚青 学生：杨雁博 2012. 11 .10

  2. 主要工作 学习交流阻抗（EIS）的测试，并结合DSSC光电转化效率进行解释 • EIS测试在DSSC领域的应用 • 采用不同工艺制备的DSSC的阻抗 • 不同TiO2薄膜厚度的阻抗 • 致密层对DSSC的阻抗的影响

  3. 交流阻抗谱（EIS）在DSSC中的应用 电化学阻抗谱方法是一种以小振幅正弦波电位（或电流）为扰动信号的电化学测试方法 X:激励信号 频率为ω的正弦波电流信号 Y:响应信号 频率为ω的正弦波电压信号 Y=G(ω)X 在一系列不同角频率下测得的一组G(ω)就是电极系统的电化学阻抗谱

  4. 交流阻抗谱（EIS）在DSSC中的应用

  5. 交流阻抗谱（EIS）在DSSC中的应用 • EIS高频区：Pt/电解质溶液的界面电荷转移 • EIS中频区：TiO2薄膜/电解质溶液界面电荷转移 • EIS低频区：I-/I3-氧化还原电对在电解质溶液的扩散

  6. 采用不同工艺制备的DSSC的阻抗

  7. 采用不同工艺制备的DSSC的阻抗 • 等效电路：RS(C1R1)(C2R2)(C3R3) C1 C2 C3 RS R1 R2 R3 R:Ω/cm2 C:F/cm2

  8. 采用不同工艺制备的DSSC的阻抗 • 分析原因： 可归因于丝网印刷和刮涂法所形成的孔道结构的差异，丝印 所形成的孔道结构使吸附的染料分子数相对较多而且其孔道结构有利 于I-向孔道内扩散及孔道内形成的I3-向电解液本体扩散，从而使电 极/电解液界面的光生载流子传输更有利，TiO2薄膜内的载流子浓度 更高。

  9. 不同TiO2薄膜厚度的阻抗 4 5 6 7 4 5 6 7

  10. 不同TiO2薄膜厚度的阻抗 • 等效电路：RS(C1R1)(C2R2)(C3R3) R:Ω/cm2 C:F/cm2

  11. 不同TiO2薄膜厚度的阻抗 • 分析原因： • 1）当膜厚逐渐增大时，中频区的TiO2薄膜的电阻先变小，可理解为并联一个相当于一层膜厚阻值的电阻；后变大，可理解为串联一个相当于一层膜厚阻值的电阻。 • 2）电流增加，回到基态的染料阳离子也会增多，它们会氧化与薄膜相接触的电解液中的I-，使之生成更多I3-，同时对电极上的电子增多， I3-与之结合生成更多I-，由于较大的浓度差存在导致了扩散速度的加快，扩散阻值随之减小。

  12. 致密层对DSSC的阻抗的影响

  13. 致密层对DSSC的阻抗的影响 • 等效电路：RS(C1R1)(C2R2)(C3R3) R:Ω/cm2 C:F/cm2

  14. 致密层对DSSC的阻抗的影响 • 分析原因： • 1)在光阳极上引入致密层，增加了电子的传输路径，外电路电阻变大。 • 2)致密层阻挡了导电玻璃上的电子与电解液中I3-的复合，使流向对电极的电子数增多，在Pt对电极上发生还原反应I3-分子数增加，使Pt/电解质溶液的界面电荷转移的阻抗弧减小。 • 3)致密层阻挡了导电玻璃上的电子与电解液中I3-的复合，使光阳极附近电解液中I3-的浓度增大，阴阳两极附近的浓度差增大，进而电对在电解液的扩散阻力减小（费克扩散第一定律）。

  15. 具有致密层的光阳极横截面EIS图

  16. 有无致密层效率的对比 有致密层 无致密层

  17. 暗态下I-V曲线的测试 测试条件：无光照 偏压：0-0.7V

  18. 开路电压衰减（OCVD）测试 光电压的衰减反映了FTO上电子密度的减小，电子密度的减小由电子的复合引起。光电压衰减速率直接反映了电子的复合速率。

  19. 电子寿命（）的测试

  20. 下一步计划 • X射线衍射测试，确定致密层中TiO2粒子的晶型。 • 尝试对已制备TiO2致密层进行掺杂改性，或者合成复合粒子，实现光电压的提高。

  21. 谢谢

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