如何测试染料敏化电池空穴与偏压的关系

图

2

染料敏化纳米晶太阳能电池的工作原理

Ecb

半导体的导带边

Evb

半导体的价带边

D

’

,D

’’

分别是染料的基态和激发态

I



,I



3

是氧化还原电解质。对电极表面镀一层金属铂

上图表示在光照射太阳电池后

,

电池内的电子直接转移过程。

(1)

染

料分子的激发。

(2)

染料分子中激发态的电子注入到

TiO

2

的导带

,CB

和

VB

分别表示

TiO

2

的导带底和价带顶。从图中可以看出染料分子的能带最好

与

TiO

2

的能带重叠

,

这有利于电的注入。

(3)

染料分子通过接受来自电子

供体

-

3

I

的电子

,

得以再生。

(4)

注入到

TiO

2

导带中的电子与氧化态染料之

间的复合

,

此过程会减少流入到外电路中电子的数量

,

降低电池的光电

流。

(5)

注入到

TiO

2

导带中的电子通过

TiO

2

网格

,

传输

TiO

2

膜与导电玻璃

的接触面后流入到外电路

,

产生光电流。

(6)

在

TiO

2

中传输的电子与

-

3

I

间

的复合反应。

(7)

-

3

I

离子扩散到对电极被还原再生

,

完成外电路中电流循

环。

太阳能电池的性能测试系统主要分为五部分，分别为光源，透镜，

电池器件，电化学工作站

(

恒电位仪

)

，计算机，通过对太阳能电池光照

下的电流

/

电压曲线的分析，来测试染料敏化

TiO

2

纳米晶光电化学电池的

光电压，光电流，光电转换效率等性能。

衡量光电化学太阳能电池的性能主要有五个评价参数：短路光电流

(I

SC

)

、

开路光电压

(V

OC

)

、

填充因子

(FF)

、

入射光子到电子的转换效率

(IPCE)

和能量转换效率(η)。

(1)

短路光电流

(I

SC

)

：

太阳能电池在短路条件下的

工作电流。

此时，

电池输出的电压为零。

(2)

开路光电压

(V

OC

)

：

太阳能电

池在开路条件下的输出电压。此时，电池的输出电流为零。

(3)

填充因

子

(FF)

：填充因子定义为：

FF= Pmax / I

SC

V

OC

。

(4)

能量转换效率(η)：定义为太阳能电池的最大功率输出与入射太阳

光的能量

(P

light

)

之比。

P

V

I

FF

P

P

light

oc

sc

light









max



三、

仪器装置和样品

1.

染料敏化的纳米晶太阳电池（未注入电解液）

2.

微量进样器

3.

标准电解液：

0.1 mol/L LiI

，

0.05mol/L I

2

，

0.5

mol/L 4

－叔

丁基吡啶（溶剂为体积比为

1

：

1

的

PC

和乙氰的混合物）

4.

恒电位仪，三电极体系（工作电极，参比电极，对电极）

5.

辐照计（

FZ-A

型）

6.

氙灯光源（功率

500W

）

7.

光学导轨及透镜

四、

实验步骤

1.

调节光路：打开氙灯光源，将辐照计固定在导轨上。调节辐照计

的相对距离，使辐照强度达到

100mW/cm

2

并固定位置。

2.

打开恒电位仪和计算机电源，屏幕显示清晰后，再打开恒电位仪

测量窗口。

3.

使用微量进样器抽取一定量的标准电解液，并将标准电解液沿缝

隙边缘灌注至染料敏化纳米晶太阳电池中。将工作电极夹在电池

的照光一端，参比电极和对电极夹在另一端。固定在步骤

1

中所

述位置。

4.

使用恒电位仪测量太阳电池的

I-V

曲线。

5.

重复测量辐射照度为

75mW/cm

2

和

50mW/cm

2

下太阳电池的

I-V

曲线。

将三极管平滑光整的正方形一面正对自己，三个管脚往下，用手拿着。从左往右三个管脚分别是E,B,C。E代表发射极，B代表基极，C代表集电极。

三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号， 也用作无触点开关。

晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。

扩展资料：

三极管由P型半导体和N型半导体构成，分为三个区：集电区、基区和发射区，由于NPN和PNP三极管的结构是一致的，所以他们的工作原理一致， 但是极性不同。

对于NPN型三极管而言，电流由集电极c流向发射极e，对于PNP型三极管而言，电流由发射极e流向集电极c，由此可以看出三极管的发射极e和集电极c是存在极性区别的，所以要区分C、e极。

所以在用三极管当作开关器件驱动负载时，一般将负载设计在集电极上，不管时NPN型还是PNP型，这样能保证三极管在工作时完全处于饱和状态。

参考资料：百度百科-三极管

2SC1815为NPN型硅三极管，管脚顺序是ECB

NPN型三极管，由三块半导体构成，其中两块N型和一块P型半导体组成，P型半导体在中间，两块N型半导体在两侧。三极管是电子电路中最重要的器件，它最主要的功能是电流 放大和开关作用。

半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。 三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极（用字母B表示——B取自英文Base，基本(的）、基础（的）），其他的两个电极分别称为集电极（用字母C表示——C取自英文Collector，收集）和发射极（用字母E表示—— E取自英文Emitter，发射）。

三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量。三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。

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