Zeitschrift für Physikalische Chemie und Biophysik
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Abstrakt

Korrelation zwischen der Leistung farbstoffsensibilisierter Solarzellen und dem Innenwiderstand mittels elektrochemischer Impedanzspektroskopie

Lue SJ, Lo PW, Huang FY, Cheng KW und Tung YL

Farbstoffsensibilisierte Solarzellen (DSSCs) mit einer 3-Methoxypropionitril (MPN)-Elektrolytlösung werden durch Einbringen von mikroporösen Polycarbonat-(PC)-Filmträgern mit zwei Porengrößen (Nenndurchmesser 0,2 und 0,05 μm) hergestellt. Diese PC-Filme sind bis 400 °C stabil. Die Leitfähigkeiten der mit der MPN-Elektrolytlösung imprägnierten PC-Filme unterscheiden sich nicht signifikant voneinander. Die DSSC-Effizienzen mit und ohne PC-Träger werden bei Beleuchtungsstärken von 20, 50 und 100 mW cm-2 verglichen. Bei mittlerer bis starker Lichtintensität weist die Kontrollzelle (ohne PC-Träger) die höchste Photo-zu-Strom-Effizienz auf, gefolgt von den Zellen mit 0,2 und 0,05 μm PC-Trägern. Bei schwachem Einfallslicht übertreffen die Zellen mit 0,2 μm Träger die anderen Zellen leicht. Die Kontroll-DSSCs und DSSCs mit PC-Trägern werden durch Lichttränken bei 60 °C gealtert. Die hergestellten und gealterten Zellen werden mithilfe elektrochemischer Impedanzspektroskopie analysiert, um Widerstandskomponenten in den DSSCs zu isolieren. Die Zellleistung korreliert stark mit dem Kehrwert des Serienwiderstands, der die Summe der Widerstandswerte ist, die sich aus der Platin-Gegenelektrode, der Ionendiffusion im Elektrolyten und dem Flächenwiderstand des transparenten leitenden Oxids ergeben. Der Widerstand aufgrund der Ionendiffusion im Elektrolyten trägt am stärksten zum Serienwiderstand in den gealterten Zellen bei.