太阳能电池相关测试系统开发及染料敏化太阳能电池染料还原速率的研究--《四川大学》2007年硕士论文
太阳能电池相关测试系统开发及染料敏化太阳能电池染料还原速率的研究
【摘要】：
太阳能的光电转换是开发太阳能的最重要途径。太阳能电池是一个半导体器件,这一器件在受到太阳光照射时产生的光伏效应将太阳辐射能直接转换成直流电能。半导体材料的平带电位(Flat band potential),入射单色光子-电子转化效率IPCE(Incident photon-to-electron conversion efficiency),太阳能电池的电流-电压曲线(I-V曲线)等都是表征太阳能电池性能好坏的重要参数,因此,开发相应的测试系统是从事太阳能电池的研究的重要基本工具。
针对太阳能电池研究中对半导体材料的平带电位、IPCE和电流-电压曲线测量和数据分析的需求,设计相应的测量装置和方法,并在Microsoft Excel环境下,通过使用VBA (Visual Basic Application)工具,对基于GPIB(General Purpose Interface Bus)总线的恒电位仪和单色仪等仪器设备进行编程实现平带电位、IPCE和I-V曲线的自动测量功能,并且集成了数据处理及数据管理功能,对实验结果进行处理分析,极大的提高了测量及数据处理的效率,为用户的频繁使用提供了有力支持。
对于染料敏化太阳能电池,染料的还原过程(2dye++3I-→2dye+I3-)是同时涉及到工作电极(TiO2薄膜电极)和电解质的重要反应过程,染料还原速率的大小会对电池的短路光电流有很大的影响。因此,染料还原速率对电池的机理(尤其对电解质的机理)研究具有重要意义。
染料敏化电池中染料的氧化和还原反应是由一系列复杂的反应所构成。其的氧化和还原速率如何将直接影响该电池的稳定性和电池的转换效率。本文采用对染料氧化还原过程的循环伏安曲线进行计算机模拟,进而与实验曲线拟合的方法,近似的得出染料氧化和还原反应的反应速度常数。并用实验结果验证这一方法的有效性。这样就为优化该电池的性能提供一定的指导依据。
基于对循环伏安曲线的计算机模拟,本论文完成了特定反应体系的循环伏安曲线的拟合,近似的得出了该体系中染料氧化和还原反应的表观反应速度常数,为今后进一步的研究其他体系奠定了一定的基础。
【关键词】：
【学位授予单位】：四川大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2007【分类号】：TM914.4【目录】：
中文摘要2-4
英文摘要4-8
第1 章前言8-27
1.1 敏化太阳能电池的基本结构和工作原理10-14
1.1.1 敏化太阳能电池的基本结构10-12
1.1.2 敏化太阳能电池的工作原理12-14
1.2 敏化太阳能电池的发展历史及研究现状14-16
1.3 太阳能电池中描述光电性能的重要参数测量16-20
1.3.1 半导体薄膜电极的平带电位测量16
1.3.2 入射单色光的光电转换效率（IPCE）测量16-17
1.3.3 电流－电压关系曲线（I－V 曲线）测量17-20
1.4 染料敏化太阳能电池电极表面染料还原速率的研究20-21
1.5 本课题的提出和研究路线21-23
1.5.1 太阳能电池相关测试软件的设计与开发21
1.5.2 染料敏化太阳能电池电极表面染料还原速率的研究21-23
参考文献23-27
第2 章太阳能电池相关测试系统的设计与开发27-57
2.1 仪器设备27-34
2.1.1 GPIB 接口总线27-29
2.1.2 GPIB 程控测试仪器29-32
2.1.3 其它器材32-34
2.2 自动测试系统设计34-55
2.2.1 NI-488/NI-488.2 通信协议在VBA 环境下的实现34-38
2.2.2 可变电势光谱法测定平带电位系统的设计38-42
2.2.3 IPCE－λ曲线测试系统的设计42-50
2.2.4 I－V 曲线测试系统的设计50-55
2.3 工作总结55-56
参考文献56-57
第3 章计算机模拟循环伏安研究染料还原速率57-88
3.1 半积分方法计算循环伏安曲线57-70
3.1.1 可逆反应的循环伏安曲线计算57-64
3.1.2 不可逆或准可逆反应的计算64-70
3.2 模拟循环伏安研究电极表面染料还原速度70-87
3.2.1 电极表面为可逆反应70-76
3.2.2 电极表面为准可逆或不可逆反应76-82
3.2.3 结论82-87
参考文献87-88
研究生期间发表的文章89-91
附录一 NI-488.2 常规函数集91-92
附录二 NI-488.2 多设备函数集92-93
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你可能喜欢求助，Zahner公司CIMPS-1可以测I-V，IPCE吗
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求助，Zahner公司CIMPS-1可以测I-V，IPCE吗
实验室打算购买这个仪器，但是不知道和恒电位仪+单色仪+光源有什么区别，有用过这个仪器的朋友没有，Zahner的这个仪器可以I-V和IPCE吗，查了些文献还是一头雾水
楼主要买的设备应该很贵吧,Zahner公司主要是做电化学工作站的.我不知道楼主的系统具体是怎样的.如果按照高标准要求来做,做IPCE测试,需要用到琐相放大器,调制光源,单色仪,用进口的大概30万RMB左右,如果是做I-V测试,用KEITHLEY2400源表加光源,几万RMB就可以了.楼主说的恒电位仪+单色仪+光源可能是用直流法做简单的IPCE测试吧,噪声很大.
这个设备是比较贵，32万配置的是IM6EX电化学综合测试仪主机+XPOT小电流恒电位仪+光电化学池，当然还有些杂七杂八的小东西老板的意思的是买电化学工作站用多一点普林斯顿的代理商给的方案是恒电位仪+单色仪+光源不知道两者的区别有多大
做IPCE不太合适,IPCE由于噪声比较大,现在标准一般采用交流测试法.通常光源需要再加斩波器,让光变成调制光,通过单色仪,再用锁相放大器来测电流和光强,这样能避免大量的噪声.用来做I-V又有点浪费,因为I-V只需要源表加光源就可以了.您的系统适合在电池还没有封装,在化学溶液中,做做伏安特性的测试.
楼主说的两者区别这个您需要供应商提供详细的指标精度和具体能实现的功能的详细介绍,才能清晰的比较结果.比如您说的Zahner公司方案,似乎没有光源,那根本做不了光伏特性的测试,没有单色仪,那根本不能做IPCE.而普林斯顿的方案,似乎是做IPCE,却又是用的直流法,不太合适.
这台仪器的主机可以测阻抗谱，如果单纯做为恒电位仪的话也可以测iv曲线，不过要有模拟太阳光源。XPOT在太阳电池里面是测imps和imvs的吧，因为买的是单色光源。
LZ是哪个单位的？我所用的仪器和你的一样，IM6EX-XPOT，我们好像配了四色光源和一个白灯。我也是用Zahner的IM6EX测试IV曲线的，另配一台国产的光源，氙灯！用这种仪器的人好像不多，LZ和6楼的大哥和各位大哥们，大家能否交流交流？！QQ：MSN：
State Key Laboratory of Coal Conversion, Institute of Coal Chemistry, CAS, Taiyuan 强悍、暴力和智慧的最优化结合！
下面是引用zeng9-09-19 12:15发表的:楼主说的两者区别这个您需要供应商提供详细的指标精度和具体能实现的功能的详细介绍,才能清晰的比较结果.比如您说的Zahner公司方案,似乎没有光源,那根本做不了光伏特性的测试,没有单色仪,那根本不能做IPCE.而普林斯顿的方案,似乎是做IPCE,却又是用的直流法,不太合适.先谢谢热心的朋友Zahner的仪器有光源，不过配的是几个单色光普林斯顿的是恒电位仪+斩波器+单色仪+光源
声望: 837 点
金币: 1904 两
召唤: 0 次
在线时间:333(小时)
下面是引用cnlmg于 11:20发表的求助，Zahner公司CIMPS-1可以测I-V，IPCE吗:
实验室打算购买这个仪器，但是不知道和恒电位仪+单色仪+光源有什么区别，有用过这个仪器的朋友没有，Zahner的这个仪器可以I-V和IPCE吗，查了些文献还是一头雾水你这个仪器里头应该包含一个电话学工作站，你把他解出来，再买个氙灯就可以测IV了。IPCE没戏。btw，你那个一起报价多少? 应该可以测IMPS和IMVS，是个好东东啊，我们这里也准备买了。
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官方公共微信碳模板法制备ZnO粉及其光电性能--《陶瓷学报》2016年01期
碳模板法制备ZnO粉及其光电性能
【摘要】：以ZnSO_4·7H_2O和C_6H_(12)O_6为原料,采用碳模板水热法制备了ZnO粉。通过变化工艺因素获得了ZnO微球、ZnO纳米颗粒和ZnO纳米片三种不同形貌的ZnO粉,并将不同形貌的ZnO粉作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池。主要研究了Zn/C摩尔比和水热温度对ZnO粉形貌和电池性能的影响。采用扫描电子显微镜对ZnO粉进行了表征,采用电化学工作站对电池的电化学性能进行了分析,并测试了电池的I-V曲线和IPCE曲线。结果表明:Zn/C摩尔比2:1,水热温度180℃、水热时间4 h制备的ZnO粉应用于染料敏化太阳能电池,其光电效率为1.91%。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TQ132.41;TB383.3【正文快照】：
0引言　　具有多级结构的Zn O微球由于有较高的孔隙率,有利于电解质的扩散和染料分子的再生,同时　　染料敏化太阳能电池(简称DSSC)是瑞士微球直径在可见光波长范围内,能有效地增加光散Gratzel教授等于20世纪90年代发展起来的一种新型射,因此具有多级结构的Zn O微球可显著提高
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