染料敏化太阳能电池毕业论文 - 图文

电子科技大学成都学院本科毕业设计论文

图 2-7 开路电压

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第2章 设计方案

图2-8 短路电流

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第3章 调试与实现

第3章 调试与实现 3.1 实现功能描述

本设计所制备的染料敏化太阳能电池样品最终实现的功能：将制备好的染料敏化太阳能电池样品放置于阳光下，并将万用表接在它两端的电极上，能测出它的开路电压和短路电流，并且数据会随着光照强度变化。

3.2 实验结果分析

由于做实验这几天天气不是很好，阳光不足。在中午的时候，把我们组完成的所有染料敏化太阳能电池拿到室外，用万用表测试出样品染料敏化太阳能电池的短路电流和开路电压。表3-1为用非洲菊为原材料所制备的样品所测数据：

表3-1测试数据 所选材料 测试环境 开路电压（mV） 短路电流(mA) 非洲菊 中午，室外，阴天 207.7 0.01 根据结果分析光电转换率低的原因有以下几种:

1.所选用的原材料不够新鲜，色素中的类胡萝卜素减少，导致俘获电子能力下降，开路电压和短路电流都会减少；

2.制作二氧化钛薄膜时恒温箱温度不够，导致纳米孔不够细密，吸附能力不够强； 3.在配制电解液时，由于没有磁力搅拌器，我们就只有用人工搅拌，所以可能溶解的不是很完全，所以浓度不够，降低了电荷传输能力，导致光电转换率的减小； 4.太阳光强度不够，所以产生的电子空穴对少，因此开路电压和短路电流都会减少。

本次试验，我们不仅测试了自己选用的原材料制备的样品，还测试的大家的样品，并进行了比较。表3-2为其它几种原材料做成的样品所测得的数据： 表3-2 测试结果 所 选 材 料 测 试 环 境 开 路 电 压 短 路 电 流 紫背菜 中午，室外，阴天 350mV 0.03mA 桑葚 中午，室外，阴天 242mV 0.01mA 蓝莓 中午，室外，阴天 16mV 0.01mA 葡萄 中午，室外，阴天 220mV 0.01mA 紫甘蓝 中午，室外，阴天 307mV 0.01mA 菠菜 中午，室外，阴天 120mV 0mA 山茶花 中午，室外，阴天 229mV 0.01mA 非洲菊 中午，室外，阴天 207.7mV 0.01mA 本次设计中用非洲菊所做的样品所测试出来的数据是：开路电压为207.7mV，短路电流为0.01mA。

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根据所得数据总结分析:

⑴通过采用天然染料的方法制备染料敏化太阳能电池，由此可大大降低染料敏化

太阳能电池的制造成本，简化制备的过程。由于在本次设计中采用的非洲菊不够新鲜，里边的叶绿素减少，敏化剂浓度减小，导致形成电子空穴对减少，降低了光电转换效率。

⑵通过大家的数据比较发现，由紫背菜中提取的叶绿素类天然染料表现出好的光

电性能。其中在各个色素中，花青素的转化效率最高,但在应用到染料敏化太阳能电池后获得的光电性能较低。而用类胡萝卜素所制备的样品，虽然提取的染料不够纯，但是光电转换效率也还客观。由天然色素做为敏化染料的来源是一种简便的制备具有低成本、环境友好的染料敏化太阳能电池的新途径。

⑶ 利用天然染料制作的太阳能电池，成本低，制备简单，能够满足一般的实验，

但是也有它的局限性，天然染料产生的电压和电流不是很高，染料不容易保 持稳定的状态，对结果有影响，所以就要对染料进行处理让其相对的稳定。

3.3 设计中的重点难点 3.3.1 设计中的重点

在本次实验中应该注意的有：

1.染料的选取，选取染料时一定要新鲜，染料分子是染料敏化太阳能电池的光俘获天线，它的性能直接决定了电池的光电转换效率。

2.电解质的配置，电解质体系的主要功能除了复原染料和传输电荷外，还可以改变二氧化钛、染料及氧化还原对的能级，改变体系的热力学和动力学特性，对光电压影响大。

3.二氧化钛薄膜的制备，二氧化钛薄膜是否均匀以及烘干的温度和时间影响对电子的吸附。

3.3.2 设计中的难点

1.由于实验室的托盘天平因为没怎么用，有点铁锈，所以称的不是很精准。 2.在制备TiO2薄膜时，薄膜在浸泡是易掉。

3.在做样品测试的时候，由于天气不是很好，一直都没有太阳，所以测试环境受到了限制。

4.在制备电解液的时候，由于没有磁力搅拌器。

3.4 解决方案

1.托盘天平有生锈，测量不是很精准，所以在称取物质的时候尽可能的多次调试，尽量测到精准；

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