Обоснование метода повышения эффективности работы электрохимических солнечных ячеек на основе диоксида титана c плазмонными наночастицами серебра
Руководитель: Кислов Денис Алексеевич
При добавлении наночастиц серебра в конструкцию исследуемых фотовольтаических ячеек получено увеличение максимальной выдаваемой мощности, а следовательно и КПД ячеек более чем в 2 раза (при CAg = 53,7 мг/л).
В присутствии наночастиц серебра ячейки стали генерировать больше фотоэлектронов и, как следствие, стали вырабатывать больший ток. Максимальное полученное увеличение по току составило порядка 2,7 раза. Кроме того, выявлено влияние наночастиц серебра на транспортные свойства электронов через мезопористый слой диоксида титана. Получено увеличение коэффициента диффузии в среднем в 1,22 раза.
Используя математическую модель на основе уравнения диффузии с рекомбинационным слагаемым, произведено вычисление основных характеристик ячеек Гретцеля. В результате исследования показано, что одним из механизмов влияния плазмонных наночастиц серебра на параметры работы фотоячеек является плазмонное усиление поглощательной способности молекул красителя. Показано, что при увеличении коэффициента поглощения молекул в 10 раз ток короткого замыкания увеличивается примерно в 1,6 раза, а КПД при этом возрастает на 50 %.
Реализована сложная геометрическая трехмерная модель ячеек Гретцеля с внедренными наночастицами серебра с учетом заданной пористости образца, концентрации частиц и других параметров.
Проведено компьютерное моделирование методом FDTD солнечных ячеек Гретцеля с внедренными наночастицами серебра (с использованием соотношения Крамерса — Кронига и с привлечением TD-DFT-моделирования). Показано, что образцы с внедренными наночастицами серебра поглощают больше света, чем стандартные образцы ячеек Гретцеля.
Последнее обновление: 27.02.2019
Ответственный за информацию:
Лисицкий Иван Иванович, помощник проректора по научной работе
(тел.91-22-07)
