Статья

Название статьи РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ СЕНСИБИЛИЗИРОВАННОГО КРАСИТЕЛЕМ СОЛНЕЧНОГО ЭЛЕМЕНТА
Автор С.П. Малюков, А.В. Саенко
Рубрика РАЗДЕЛ III. ЭЛЕКТРОНИКА И ЭКОЛОГИЯ
Месяц, год 01, 2014
Индекс УДК 621.383
DOI
Аннотация Представлена разработанная численная модель сенсибилизированного красителем солнечного элемента на основе диоксида титана (TiO2) для построения его теоретических вольт-амперной и вольт-ваттной характеристик, а также определения его основных фотоэлектрических параметров, таких как плотность тока короткого замыкания, напряжение холостого хода, максимальная плотность мощности и коэффициент полезного действия. Разработанная численная модель основана на системе стационарных одномерных дифференциальных уравнений непрерывности, описывающих генерацию, рекомбинацию и перенос носителей заряда (электронов и ионов) в структуре нанопористый TiO2, сенсибилизирующий краситель и окислительно-восстановительный электролит. В данную модель включены выражения для расчета коэффициента поглощения солнечного излучения от пористости структуры пленки TiO2, плотности потока фотонов в спектральном диапазоне поглощения молекул красителя и последовательного сопротивления в солнечном элементе от его топологических размеров. Решение дифференциальных уравнений модели осуществлялось при граничных условиях, соответствующих трем основным режимам работы солнечного элемента. В результате проведенного численного моделирования получено, что теоретические фото-электрические характеристики и параметры исследуемого солнечного элемента полностью согласуются с представленными экспериментальными данными.

Скачать в PDF

Ключевые слова Солнечный элемент; фотоэлектрод TiO2; численная модель; фотоэлектрические характеристики.
Библиографический список 1. O’Regan B., Gratzel M. A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films. Nature. – 1991. – Vol. 353. – P. 737-740.
2. Gratzel M. Review Dye-sensitized solar cells // Journal of Photochemistry and Photobiology: Photochemistry Reviews. – 2003. – P. 145-153.
3. Di Wei. Review Dye Sensitized Solar Cells // International Journal of Molecular Sciences. – 2010. – Vol. 11. – P. 1103-1113.
4. Marko Topic, Andrej Campa. Optical and electrical modelling and characterization of dyesensitized solar cells // Current Applied Physics. – 2010. – P. 425-430.
5. Sodergren S., Hagfeldt A., Olsson J., Lindquist S.E. Theoretical models for the action spectrum and the current-voltage characteristics of microporous semiconductor-films in
photoelectrochemical cells // J. Phys. Chem. – 1994. – № 98. – P. 5552-5556.
6. Onodera M., Ogiya K. Modeling of dye-sensitized solar cells based on TiO2 electrode structure model // Japanese Journal of Applied Physics. – 2010. – № 49. – P. 73-77.
7. Nithyanandam K., Pitchumani R. Analysis and design of dye sensitized solar cells // Proceedings of the 14th International Heat Transfer Conference. – 2010. – P. 1-8.
8. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учеб. пособие для вузов. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – 488 с.
9. Плесков Ю.В. Фотоэлектрохимическое преобразование солнечной энергии. – М.: Химия, 1990. – 176 с.
10. Малюков С.П., Саенко А.В. Моделирование поглощения солнечного излучения плёнкой TiO2 в сенсибилизированном красителем солнечном элементе // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2010. – № 12 (113). – C. 148-153.
11. Малюков С.П., Саенко А.В. Исследование спектра поглощения красителя эозина для применения в солнечных элементах на основе TiO2 // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2011. – № 4 (117). – С. 98-102.
12. Anders Hagfeldt and Michael Gratzel. Molecular Photovoltaics // Acc. Chem. Res. – 2000. – P. 269-277.

Comments are closed.