粗糙与有限分形染料敏化太阳能电池的IMPS理论

摘要： 我们建立了一个适用于均匀光照下染料敏化太阳能电池（DSSC）随机形貌的强度调制光电流谱（IMPS）广义理论模型。通过粗糙度功率谱密度推导出无序半导体/导电玻璃界面的广义IMPS表达式。表面粗糙度对DSSC动态响应的影响源于特征性唯象尺度与形貌尺度的耦合效应。通过对有限自仿射分形结构的IMPS响应进行详细分析，揭示了粗糙度诱导的异常现象及光电流增强机理。粗糙DSSC的IMPS呈现三个特征频率区间：载流子寿命主导的低频区、表面不规则性主导的中频幂律区以及扩散控制的高频区。该理论有助于理解普遍存在的表面无序对载流子动力学与输运过程的影响。