Юқори сезгир бўЁҚли қуёш элементлари (dssc)ни тайёрлаш технологияси ва ишлаш принципи

Принцип работы солнечной батареи DSSC: Генерация носителей заряда и разделение генерируемых носителей заряда являются основой генерации электрического тока в солнечном элементе. В принципе работы солнечных элементов на основе DSSC есть два основных отличия от солнечных элементов с классическим pn-переходом: носители заряда, генерируемые в твердотельном классическом pn-переходе, разделены полем пространственных зарядов, образующихся в pn-переходе, т. е. в этом поле образуется электрическое поле. В солнечных элементах на основе DSSC рабочий электрод (анод) представляет собой сетку из оксида титана (TiO₂) толщиной 5-15 мкм, окруженную слоем красителя. Этот электрод соединен с токопроводящим стеклом (прозрачный токопроводящий оксид ТСО). В качестве противоэлектрода (катода) могут быть использованы различные проводники с малой работой выхода электронов (например, платина (Pt), золото (Au), палладий (Pa)). Эти электроды заполнены электролитом, содержащим окислительно-восстановительный йодид/трииодид (3I-/I-3). Этот слой служит полым проводником.

Однако твердые и ионные электролиты также могут быть использованы в качестве дырочных проводников. Как правило, солнечные элементы на основе DSSC преобразуют свет в электричество с помощью химических преобразований. Это вращение можно объяснить следующим образом (рис. 2). Сначала под действием света электрон перемещается из валентной зоны в зону проводимости краски. Так как потенциал зоны проводимости красителя больше, чем потенциал зоны проводимости TiO₂, то под действием этой разности потенциалов он перескакивает в сторону зоны проводимости TiO₂. Затем электрон переходит из структуры TiO₂ в ТСО. Этот переход можно сравнить с прыжковой проводимостью в локализованных состояниях неорганических и аморфных полупроводников. Когда электрон покидает солнечный элемент, он входит в противоположный электрод, чтобы поддерживать электронейтральность. Со стороны электролита отверстия смещены к противоположной стороне электрода. В результате снижается окислительно-восстановительный потенциал. Окислительно-восстановительный потенциал окисленного йодида/трийодида красителя восстанавливается, и описанное выше явление повторяется.
На рис. 3 показана диаграмма энергетических зон солнечного элемента DSSC. Выше было отмечено, что распределение плотности электронных состояний в красителе аналогично распределению аморфных полупроводников, т. е. значение плотности электронных состояний в запрещенной зоне красителя можно оценить примерно в 10¹⁷-10¹⁸ эВ^-1см^-3. Поэтому значение коэффициента светопоглощения у этого материала больше 10⁵ см^-1. Это позволяет получить большие значения выходного тока от солнечной батареи. Максимальное выходное напряжение солнечного элемента DSSC определяется разницей между зоной проводимости TiO₂ и уровнем Ферми.

Заключение. Таким образом, в данной работе изучались технология изготовления и принцип работы сенсибилизированных красителем солнечных элементов (DSSC-Dye sensitized solar cell). Видно, что технология изготовления этого солнечного элемента проста и дешева, и мы рекомендуем ее для использования в Узбекистане.